História da teoria do estado estadual, explicação, atual

O Teoria Estadual Estacionária É um modelo cosmológico no qual o universo sempre tem a mesma aparência, independentemente do lugar ou do momento em que é observado.  Isso significa que, mesmo nos lugares mais remotos do universo, existem planetas, estrelas, galáxias e nebulosas feitas com os mesmos elementos que conhecemos e na mesma proporção, apesar de ser um fato que o universo está expandindo.

Por causa disso, a densidade do universo é estima que diminua apenas a massa de um próton por quilômetro cúbico e por ano. Para compensar isso, a teoria estadual estacionária postula a existência de uma produção contínua de matéria.

Figura 1: Imagem do campo profundo final do telescópio espacial Hubble a 13.2 bilhões de anos -luz. (Créditos: NASA; ESA; G. Illingworth, d. Magee e P. Oesch, Universidade da Califórnia, Santa Cruz; R. Bouwens, Universidade de Leiden; e a equipe HUDF09)

Ele também afirma que o universo sempre existiu e continuará a existir para sempre, embora, como dito antes, não negue sua expansão, nem a conseqüente separação de galáxias, feitas totalmente confirmadas pela ciência.

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História

A teoria estadual estacionária foi proposta em 1946 pelo astrônomo Fred Hoyle, o matemático e cosmologista Hermann Bondi e o astrofísico Thomas Gold, de uma idéia inspirada no filme de terror Calada da noite de 1945.

Anteriormente, Albert Einstein havia formulado um princípio cosmológico no qual ele afirma que o universo deve ser "invariante sob traduções espaciais-temporais e baixas rotações". Em outras palavras: deve ser homogêneo e não tem uma direção preferencial.

Em 1948, Bondi e Gold acrescentaram esse princípio como parte de sua teoria do estado estacionário do universo, afirmando que a densidade do universo permanece uniforme, apesar de sua expansão contínua e eterna. 

Explicação

O modelo estacionário garante que o universo continue a se expandir para sempre, porque sempre haverá fontes de matéria e energia que a mantêm como a conhecemos atualmente.

Dessa maneira, novos átomos de hidrogênio são criados continuamente para formar nebulosos que finalmente levarão a novas estrelas e galáxias. Tudo na mesma proporção com que as galáxias antigas se afastam até se tornarem inabaláveis ​​e as novas galáxias completamente indistinguíveis da mais antiga das galáxias mais antigas.

Como se sabe que o universo está se expandindo? Examinando a luz das estrelas, que são compostas principalmente de hidrogênio, que emite linhas de emissão eletromagnética características que são como uma impressão digital. Este padrão é chamado espectro E é observado na figura a seguir:

Figura 2. Espectro de emissão de hidrogênio. A linha vermelha corresponde ao comprimento de onda de 656 nm.

As galáxias são compostas de estrelas cujos espectros são os mesmos que os átomos em nossos laboratórios, exceto por uma pequena diferença: são deslocados para comprimentos de onda mais altos, isto é, em direção ao vermelho devido ao efeito doppler, que é um sinal inequívoco de uma afastamento. 

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A maioria das galáxias apresenta esse deslocamento para o vermelho em seus espectros. Apenas alguns no "grupo de galáxias locais" nas proximidades apresentam uma mudança para o azul.

Um deles é a galáxia de Andrômeda, que está se aproximando e com a qual possivelmente, dentro de muitas eras, a Via Láctea se fundirá, nossa própria galáxia

A partida das galáxias e a lei do Hubble

Uma característica do espectro de hidrogênio é o que é 656 nanômetros (nm). À luz de uma galáxia, essa mesma linha se moveu para 660 nm. Portanto, tem um deslocamento vermelho de 660 - 656 nm = 4 nm.

Por outro lado, o quociente entre o comprimento de onda e o comprimento de onda de repouso é igual ao quociente entre a velocidade da galáxia v e a velocidade da luz (c = 300.000 km/s):

Δλ/λo = v/c

Com esses dados:

4/656 = v/c = 0.006

v = 0.006c

Isto é, esta galáxia se afasta em 0.006 vezes a velocidade da luz: cerca de 1800 km/s. A lei de Hubble estabelece que a distância de uma galáxia d é proporcional à velocidade v com o qual ele se afasta:

d ∝ v

A constante de proporcionalidade é o inverso da constante de hubble, denotada como Ho, cujo valor é:

Ho = 73,5 km /s /mega parsec.

Isso significa que a galáxia do exemplo está à distância de:

d = (1/ ho) v =1800/73,5 mega parsec = 24,5 mega parsec = 80 milhões de anos anos. 

Presente

Até agora, o modelo cosmológico mais aceito continua sendo a teoria do Big Bang. No entanto, alguns autores continuam a formular teorias fora dela e apoiando a teoria do estado estacionário.

Pesquisadores a favor da teoria estadual estacionária

Jayant Astrofísico Hindu Narlikar, que trabalhou em colaboração com um dos criadores da teoria do estado estacionário, fez publicações relativamente recentes em apoio ao modelo estacionário.

Exemplo deles: "Criação de vermelho e vermelho anormal e" teorias de absorção de radiação em universos em expansão ", ambos publicados em 2002. Esses trabalhos buscam explicações alternativas para o Big Bang para explicar a expansão do universo e do fundo de microondas. 

O astrofísico sueco e inventor Johan Mostreliez é outro dos defensores contemporâneos da teoria do estado estacionário, por proposta da expansão cósmica na escala, uma alternativa da teoria não convencional ao big bang.

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A Academia de Ciências da Rússia, em reconhecimento a suas obras, publicou uma monografia de suas contribuições na astrofísica em 2015.

Radiação cósmica de fundo

Em 1965, dois engenheiros de laboratório de telefone Bell: A. Penzias e r. Wilson descobriu uma radiação de fundo que não poderia eliminar de suas antenas direcionais de microondas.

O mais curioso é que eles não conseguiram identificar uma fonte deles. A radiação permaneceu idêntica em qualquer direção a que eles dirigissem a antena. Do espectro de radiação, os engenheiros determinaram que sua temperatura era 3.5 k.

Perto deles e baseado no modelo Big Bang, outro grupo de cientistas, desta vez astrofísicos, previu uma radiação cósmica da mesma temperatura: 3.5 k.

Ambas as equipes chegaram à mesma conclusão de uma maneira completamente diferente e independente, sem saber sobre o trabalho do outro. Coincidentemente, os dois trabalhos foram publicados na mesma data e na mesma revista.

A existência desta radiação, chamada Radiação cósmica de fundo, É o argumento mais forte contra a teoria estacionária, porque não há como explicá -lo, a menos que sejam os restos da radiação do Big Bang. 

No entanto, os defensores correram para propor a existência de fontes de radiação espalhadas por todo o universo, que dispersaram sua radiação com a poeira cósmica, embora até agora não haja evidências de que essas fontes realmente existam.

Argumentos a favor

Na época, foi proposto e com as observações disponíveis, a teoria do estado estacionário foi uma das mais aceitas por físicos e cosmologistas. Até então -mediado do século XX -não havia diferença entre o universo mais próximo e distante. 

As primeiras estimativas baseadas na teoria do Big Bang datam do universo em cerca de 2 bilhões de anos, mas naquela época se sabia que o sistema solar já tinha 5 bilhões de anos e a Via Láctea entre 10 e 12 bilhões de anos. 

Esse cálculo errado tornou -se um ponto a favor da teoria do estado estacionário, pois obviamente o universo não poderia ter começado depois da Via Láctea ou do sistema solar.

Cálculos atuais com base na estimativa do Big Bang a idade do universo em 137 bilhões de anos e até o momento não houve objetos no universo antes dessa idade.

Contra-argumentos

Entre 1950 e 1960, foram descobertas fontes brilhantes de radiofrequências: quasares e galáxias de rádio. Esses objetos cósmicos encontraram apenas grandes distâncias, o que é equivalente a dizer no passado distante.

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Sob as premissas do modelo estadual estacionário, essas intensas fontes de radiofrequência devem ser distribuídas de maneira mais ou menos uniforme ao longo do universo presente e do passado, no entanto, as evidências mostram o contrário. 

Por outro lado, o modelo Big Bang é mais concreto com essa observação, já que quasares e radiogalaxias poderiam ter sido treinados em estágios densos e quentes do universo, depois se tornar galáxias.

As vistas do universo

Panorama distante

A fotografia da Figura 1 é a imagem do campo profundo capturado pelo telescópio espacial Hubble entre 2003 e 2004.

Corresponde a uma fração muito pequena de menos de 0,1º do céu do sul na constelação Fornax, Longe do brilho da Via Láctea, em uma área onde os telescópios normais não capturam nada. 

Na fotografia, você pode ver galáxias espirais semelhantes às nossas e aos nossos vizinhos próximos. A fotografia também mostra galáxias vermelhas difusas, onde a formação de estrelas cessou, bem como pontos que são galáxias ainda mais distantes no espaço e no tempo.

Estima -se que o universo tenha uma idade de 13.700 milhões de anos e fotografia de campo profundo mostra galáxias aos 13.200 milhões de anos. Antes de Hubble, as galáxias mais rápidas observadas eram de 7000 milhões de anos anos, e o panorama foi semelhante ao mostrado na fotografia de campo profundo.

A imagem do espaço profundo não apenas mostra o universo distante, mas também mostra o último universo, porque os fótons que serviram para construir a imagem têm 13.200 milhões de anos. É, portanto, a imagem de uma parte do universo primitivo.

Panorama próximo e intermediário

O Grupo Local Galaxies contém a Via Láctea e os vizinhos Andrômeda, Galáxia do Triângulo e cerca de trinta, menos, menos de 5.2 milhões de anos -luz.

Isso significa uma distância e um tempo duas mil e quinhentas vezes menos que as galáxias do campo profundo. No entanto, a aparência do universo e a forma de suas galáxias se parecem com o universo distante e mais antigo.

Figura 3: Grupo de Galáxias Hickson-44 na constelação de Leo para 60 milhões de anos-luz. (Créditos: equipe de imagem Masil)

A Figura 2 é uma amostra da faixa intermediária do universo explorado. Este é o grupo Galaxias Hickson-44 60 milhões de anos -luz na constelação de Leo.

Como pode ser visto, o aparecimento do universo em distâncias e tempos intermediários é semelhante ao do universo profundo 220 vezes mais longe e ao do grupo local, cinco vezes mais perto.

Isso leva ao pensamento de que a teoria do estado estacionário do universo tem pelo menos fundamento observacional, já que o panorama do universo em diferentes escalas espaciais é muito semelhante.

No futuro, é possível que uma nova teoria cosmológica seja criada com os aspectos mais bem -sucedidos da teoria do estado estacionário e do big bang.

Referências

1. Bang - Crunch - Bang. Recuperado de: fqxi.org
2. Enciclopédia online da Britannica. Teoria do estado estacionário. Recuperado de: Britannica.com
3. Neofronteras. Modelo de status estacionário. Recuperado de: Neofronteras.com
4. Wikipedia. Teoria Estadual Estacionária. Recuperado de: Wikipedia.com
5. Wikipedia. Princípio cosmológico. Recuperado de: Wikipedia.com