TEORI KEADAAN MANTAP: SEJARAH, PENJELASAN, SEKARANG - ARTE - 2025

The teori keadaan mantap adalah model kosmologi di mana alam semesta sentiasa kelihatan sama, tidak kira di mana atau apabila ia diperhatikan. Ini bererti bahawa bahkan di tempat-tempat yang paling terpencil di alam semesta, ada planet, bintang, galaksi dan nebula yang dibuat dengan unsur-unsur yang sama yang kita ketahui dan dalam perkadaran yang sama, walaupun fakta bahawa alam semesta berkembang.

Oleh kerana itu, kepadatan alam semesta dianggarkan menurun hanya dengan jisim satu proton per kilometer padu per tahun. Untuk mengimbangi ini, teori keadaan mantap menyatakan wujudnya pengeluaran jirim yang berterusan.

Gambar 1: Gambar medan dalam yang melampau yang diambil oleh Hubble Space Telescope sejauh 13.2 bilion tahun cahaya. (Kredit: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, dan P. Oesch, University of California, Santa Cruz; R. Bouwens, Universiti Leiden; dan Pasukan HUDF09)

Ini juga menegaskan bahawa alam semesta selalu ada dan akan terus ada selama-lamanya, walaupun seperti yang dikatakan sebelumnya, tidak menolak pengembangannya, atau pemisahan galaksi akibatnya, fakta yang disahkan sepenuhnya oleh sains.

Sejarah

Teori keadaan mantap diusulkan pada tahun 1946 oleh ahli astronomi Fred Hoyle, ahli matematik dan ahli kosmologi Hermann Bondi, dan ahli astrofizik Thomas Gold, berdasarkan idea yang diilhamkan oleh filem seram tahun 1945 Dead of night.

Sebelumnya, Albert Einstein telah merumuskan prinsip kosmologi di mana dia menyatakan bahawa alam semesta harus "tidak berubah di bawah terjemahan ruang-waktu dan di bawah putaran." Dengan kata lain: mesti homogen dan tidak mempunyai arah keutamaan.

Pada tahun 1948 Bondi dan Gold menambahkan prinsip ini sebagai sebahagian daripada teori mereka mengenai keadaan alam semesta yang stabil, dengan menyatakan bahawa kepadatan alam semesta tetap seragam walaupun pengembangannya berterusan dan kekal.

Penjelasan

Model pegun memastikan bahawa alam semesta akan terus berkembang selamanya, kerana akan selalu ada sumber jirim dan tenaga yang mengekalkannya seperti yang kita ketahui sekarang.

Dengan cara ini, atom hidrogen baru secara berterusan diciptakan untuk membentuk nebula yang akhirnya akan menghasilkan bintang dan galaksi baru. Semua pada kadar yang sama dengan galaksi-galaksi lama menjauh sehingga mereka tidak dapat diperhatikan dan galaksi-galaksi baru sama sekali tidak dapat dibezakan dari yang tertua.

Bagaimana anda tahu bahawa alam semesta berkembang? Memeriksa cahaya dari bintang, yang terdiri terutamanya dari hidrogen, yang memancarkan garis ciri pelepasan elektromagnetik yang seperti cap jari. Corak ini disebut spektrum dan dapat dilihat pada gambar berikut:

Rajah 2. Spektrum pelepasan hidrogen. Garis merah sepadan dengan panjang gelombang 656 nm.

Galaksi terdiri dari bintang-bintang yang spektrumnya sama dengan yang dipancarkan oleh atom di makmal kami, kecuali untuk perbezaan kecil: mereka beralih ke arah panjang gelombang yang lebih tinggi, iaitu ke arah merah kerana kesan Doppler, yang merupakan tanda tegas jarak jauh.

Sebilangan besar galaksi mempunyai pergeseran merah ini dalam spektrum mereka. Hanya sebilangan kecil di "kumpulan galaksi tempatan" yang berdekatan menunjukkan pergeseran biru.

Salah satunya adalah galaksi Andromeda, yang menghampiri dan yang mungkin, banyak bulan dari sekarang, Bima Sakti, galaksi kita sendiri, akan bergabung

Galaksi yang merosot dan undang-undang Hubble

Garis ciri spektrum hidrogen adalah garis pada 656 nanometer (nm). Dengan cahaya galaksi, garis yang sama telah bergerak ke 660 nm. Oleh itu ia mempunyai pergeseran merah 660 - 656 nm = 4 nm.

Sebaliknya, hasil bagi antara pergeseran panjang gelombang dan panjang gelombang ketika istirahat adalah sama dengan hasil antara kelajuan galaksi v dan kelajuan cahaya (c = 300.000 km / s):

Dengan data ini:

v = 0.006c

Maksudnya, galaksi ini bergerak jauh dengan kelajuan cahaya 0,006 kali ganda: kira-kira 1800 km / s. Hukum Hubble menyatakan bahawa jarak galaksi d sebanding dengan kelajuan v yang dengannya:

Pemalar berkadar adalah kebalikan dari pemalar Hubble, dilambangkan sebagai Ho, yang nilainya adalah:

Ini bermaksud bahawa galaksi dalam contoh berada pada jarak:

Hadir

Setakat ini, model kosmologi yang paling banyak diterima adalah teori Big Bang. Walau bagaimanapun, sebilangan pengarang terus merumuskan teori di luarnya dan menyokong teori keadaan mantap.

Penyelidik memihak kepada teori keadaan stabil

Ahli astrofizik India Jayant Narlikar, yang bekerjasama dengan salah satu pencipta teori keadaan stabil, telah membuat penerbitan yang agak baru-baru ini untuk menyokong model keadaan stabil.

Contohnya: "Penciptaan jirim dan pergeseran merah anomali" dan "Teori penyerapan radiasi di alam semesta yang berkembang", keduanya diterbitkan pada tahun 2002. Karya-karya ini mencari penjelasan alternatif kepada Big Bang untuk menjelaskan pengembangan alam semesta dan latar gelombang mikro.

Ahli astrofizik dan penemu Sweden, Johan Masreliez, adalah salah satu pembela kontemporari teori keadaan stabil, dengan mengusulkan pengembangan kosmik ke skala, teori alternatif yang tidak konvensional kepada Big Bang.

Akademi Sains Rusia, sebagai pengakuan atas karyanya, menerbitkan monograf sumbangannya dalam astrofizik pada tahun 2015.

Sinaran latar kosmik

Pada tahun 1965 dua jurutera dari Bell Telephone Laboratories: A. Penzias dan R. Wilson, menemui sinaran latar yang tidak dapat mereka hapuskan dari antena gelombang mikro arah mereka.

Yang paling ingin tahu ialah mereka tidak dapat mengenal pasti sumbernya. Sinaran tetap sama di arah mana pun antena diarahkan. Dari spektrum radiasi, para jurutera menentukan bahawa suhunya ialah 3,5 K.

Berdekatan dengan mereka dan berdasarkan model Big Bang, kumpulan saintis lain, kali ini ahli astrofizik, meramalkan sinaran kosmik pada suhu yang sama: 3.5 K.

Kedua-dua pasukan membuat kesimpulan yang sama dengan cara yang berbeza dan bebas, tanpa mengetahui tentang kerja yang lain. Secara kebetulan, kedua-dua karya itu diterbitkan pada tarikh yang sama dan dalam jurnal yang sama.

Keberadaan sinaran ini, yang disebut radiasi latar kosmik, adalah hujah terkuat terhadap teori pegun, kerana tidak ada cara untuk menerangkannya melainkan itu adalah sisa-sisa radiasi dari Big Bang.

Namun, para penyokong dengan cepat mengusulkan adanya sumber radiasi yang tersebar di seluruh alam semesta, yang menyebarkan radiasi mereka dengan debu kosmik, walaupun sejauh ini tidak ada bukti bahawa sumber-sumber ini sebenarnya ada.

Hujah yang memihak

Pada masa itu diusulkan dan dengan pengamatan yang ada, teori keadaan mantap adalah salah satu teori yang paling diterima oleh ahli fizik dan ahli kosmologi. Pada masa itu - pertengahan abad ke-20 - tidak ada perbezaan antara alam semesta terdekat dan yang jauh.

Anggaran pertama berdasarkan teori Big Bang, bertarikh alam semesta hingga sekitar 2 bilion tahun, tetapi pada masa itu diketahui bahawa sistem suria sudah berusia 5 miliar tahun dan Bima Sakti antara 10 dan 12 miliar tahun. tahun.

Kesalahan perhitungan ini menjadi titik yang mendukung teori keadaan mantap, kerana semestinya alam semesta tidak dapat dimulai setelah Bima Sakti atau Sistem Suria.

Pengiraan semasa berdasarkan Big Bang menganggarkan usia alam semesta pada 13.7 bilion tahun dan hingga kini tidak ada objek yang ditemui di alam semesta sebelum zaman ini.

Pembaharuan

Antara tahun 1950-an dan 1960-an terdapat sumber frekuensi radio yang terang: quasar dan galaksi radio. Objek-objek kosmik ini hanya dapat dijumpai pada jarak yang sangat jauh, iaitu pada masa lalu.

Di bawah model model keadaan stabil, sumber frekuensi radio yang kuat ini harus diedarkan lebih kurang sama di seluruh alam semesta sekarang dan masa lalu, namun bukti menunjukkan sebaliknya.

Sebaliknya, model Big Bang lebih konkrit dengan pemerhatian ini, kerana quasars dan galaksi radio dapat terbentuk pada tahap alam semesta yang lebih padat dan panas, kemudian menjadi galaksi.

Pemandangan alam semesta

Panorama yang jauh

Foto dalam gambar 1 adalah gambar medan dalam yang ekstrem yang diambil oleh Teleskop Angkasa Hubble antara tahun 2003 dan 2004.

Ini sepadan dengan pecahan yang sangat kecil kurang dari 0.1º langit selatan dalam buruj Fornax, jauh dari silau Bima Sakti, di kawasan di mana teleskop biasa tidak menangkap apa-apa.

Dalam gambar itu anda dapat melihat galaksi lingkaran yang serupa dengan kita dan jiran terdekat kita. Foto itu juga menunjukkan galaksi merah yang tersebar, di mana pembentukan bintang telah berhenti, dan juga titik yang merupakan galaksi yang lebih jauh dalam ruang dan waktu.

Alam semesta ini diperkirakan berusia 13.7 miliar tahun, dan foto di dalam menunjukkan galaksi sejauh 13.2 bilion tahun cahaya. Sebelum Hubble, galaksi terjauh yang diperhatikan berjarak 7 miliar tahun cahaya, dan gambarnya mirip dengan yang ditunjukkan dalam foto medan dalam.

Gambar ruang dalam tidak hanya menunjukkan alam semesta yang jauh, tetapi juga menunjukkan alam semesta masa lalu, kerana foton yang digunakan untuk membina gambar itu berusia 13.2 bilion tahun. Oleh itu, ia adalah gambaran sebahagian dari alam semesta awal.

Panorama berhampiran dan pertengahan

Kumpulan galaksi tempatan mengandungi Bima Sakti dan Andromeda yang berdekatan, galaksi Segitiga dan sekitar tiga puluh yang lain, berjarak kurang dari 5,2 juta tahun cahaya.

Ini bermaksud jarak dan masa 2,500 kali lebih sedikit daripada galaksi lapangan dalam. Walau bagaimanapun, rupa alam semesta dan bentuk galaksi-galaksinya kelihatan serupa dengan alam semesta yang jauh dan lebih tua.

Gambar 3: Kumpulan galaksi Hickson-44 di buruj Leo sejauh 60 juta tahun cahaya. (Kredit: Pasukan Pengimejan MASIL)

Rajah 2 adalah contoh julat antara alam semesta yang diterokai. Ia adalah kumpulan galaksi Hickson-44 60 juta tahun cahaya di buruj Leo.

Seperti yang dapat dilihat, penampilan alam semesta pada jarak dan waktu pertengahan mirip dengan alam semesta dalam 220 kali lebih jauh dan kumpulan alam sekitar, lima kali lebih dekat.

Ini mendorong kita untuk berfikir bahawa teori keadaan alam semesta yang stabil sekurang-kurangnya mempunyai landasan pemerhatian, kerana panorama alam semesta pada skala ruang-waktu yang berlainan sangat serupa.

Di masa depan adalah mungkin bahawa teori kosmologi baru akan dibuat dengan aspek yang paling berjaya dari teori keadaan mantap dan teori Big Bang.

Rujukan

1. Bang - Crunch - Bang. Dipulihkan dari: FQXi.org
2. Ensiklopedia Dalam Talian Britannica. Teori keadaan stabil. Dipulihkan dari: Britannica.com
3. Neofronters. Model keadaan stabil. Dipulihkan dari: neofronteras.com
4. Wikipedia. Teori keadaan stabil. Dipulihkan dari: wikipedia.com
5. Wikipedia. Prinsip Kosmologi. Dipulihkan dari: wikipedia.com