Das stationäre Theorie Es ist ein kosmologisches Modell, in dem das Universum immer das gleiche Aussehen hat, unabhängig davon, wo oder wann es beobachtet wird. Dies bedeutet, dass selbst an den entlegensten Orten des Universums Planeten, Sterne, Galaxien und Nebel mit denselben Elementen hergestellt werden, die wir kennen, und in demselben Verhältnis, obwohl es eine Tatsache ist, dass sich das Universum ausdehnt.
Aus diesem Grund wird geschätzt, dass die Dichte des Universums nur um die Masse eines Protons pro Kubikkilometer pro Jahr abnimmt. Um dies zu kompensieren, postuliert die Steady-State-Theorie die Existenz einer kontinuierlichen Materieproduktion.
Es bestätigt auch, dass das Universum immer existiert hat und für immer existieren wird, obwohl es, wie bereits gesagt, weder seine Expansion noch die daraus resultierende Trennung der Galaxien leugnet, Tatsachen, die von der Wissenschaft vollständig bestätigt wurden..
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Die Steady-State-Theorie wurde 1946 vom Astronomen Fred Hoyle, dem Mathematiker und Kosmologen Hermann Bondi und dem Astrophysiker Thomas Gold auf der Grundlage einer vom Horrorfilm inspirierten Idee vorgeschlagen Mitten in der Nacht ab 1945.
Zuvor hatte Albert Einstein ein kosmologisches Prinzip formuliert, in dem er feststellte, dass das Universum "unter Raum-Zeit-Übersetzungen und unter Rotationen unveränderlich" sein muss. Mit anderen Worten: Es muss homogen sein und keine Vorzugsrichtung haben.
1948 fügten Bondi und Gold dieses Prinzip als Teil ihrer Theorie des stationären Zustands des Universums hinzu und stellten fest, dass die Dichte des Universums trotz seiner kontinuierlichen und ewigen Expansion einheitlich bleibt..
Das stationäre Modell stellt sicher, dass sich das Universum für immer weiter ausdehnt, da es immer Quellen von Materie und Energie gibt, die es so erhalten, wie wir es heute kennen..
Auf diese Weise werden kontinuierlich neue Wasserstoffatome erzeugt, um Nebel zu bilden, aus denen schließlich neue Sterne und Galaxien entstehen. Alles mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der sich die alten Galaxien entfernen, bis sie nicht mehr zu beobachten sind und die neuen Galaxien von den älteren nicht mehr zu unterscheiden sind.
Woher weißt du, dass sich das Universum ausdehnt? Untersuchung des Lichts von Sternen, die hauptsächlich aus Wasserstoff bestehen und charakteristische Linien elektromagnetischer Emission emittieren, die einem Fingerabdruck ähneln. Dieses Muster heißt Spektrum und wird in der folgenden Abbildung beobachtet:
Galaxien bestehen aus Sternen, deren Spektren bis auf einen kleinen Unterschied mit denen der Atome in unseren Labors übereinstimmen: Sie werden aufgrund des Doppler-Effekts, der ein eindeutiges Zeichen für ist, zu höheren Wellenlängen, dh zu Rot, verschoben eine Abgeschiedenheit.
Die meisten Galaxien haben diese Rotverschiebung in ihren Spektren. Nur wenige in der nahe gelegenen "lokalen Galaxiengruppe" zeigen eine Blauverschiebung..
Eine davon ist die Andromeda-Galaxie, die sich nähert und mit der möglicherweise innerhalb vieler Äonen die Milchstraße, unsere eigene Galaxie, verschmelzen wird.
Eine charakteristische Linie des Wasserstoffspektrums ist die bei 656 Nanometern (nm). Im Licht einer Galaxie hat sich dieselbe Linie auf 660 nm bewegt. Daher hat es eine Rotverschiebung von 660 - 656 nm = 4 nm.
Andererseits ist der Quotient zwischen der Wellenlängenverschiebung und der Wellenlänge in Ruhe gleich dem Quotienten zwischen der Geschwindigkeit der Galaxie v und die Lichtgeschwindigkeit (c = 300.000 km / s):
Δλ / λo = v / c
Mit diesen Daten:
4/656 = v / c = 0,006
v = 0,006c
Das heißt, diese Galaxie bewegt sich mit der 0,006-fachen Lichtgeschwindigkeit weg: etwa 1800 km / s. Hubbles Gesetz besagt, dass die Entfernung einer Galaxie d ist proportional zur Geschwindigkeit v mit dem er weggeht:
d ∝ v
Die Proportionalitätskonstante ist die Umkehrung der Hubble-Konstante, bezeichnet als Ho, dessen Wert ist:
Ho = 73,5 km / s / Mega Pársec.
Dies bedeutet, dass sich die Galaxie im Beispiel in einer Entfernung von:
d = (1 / Ho) v =1800 / 73,5 Mega Pársec = 24,5 Mega Pársec = 80 Millionen Lichtjahre.
Das bislang am weitesten verbreitete kosmologische Modell bleibt die Urknalltheorie. Einige Autoren formulieren jedoch weiterhin Theorien außerhalb davon und unterstützen die Steady-State-Theorie.
Der hinduistische Astrophysiker Jayant Narlikar, der in Zusammenarbeit mit einem der Schöpfer der Steady-State-Theorie gearbeitet hat, hat relativ neue Veröffentlichungen zur Unterstützung des Steady-State-Modells veröffentlicht..
Beispiele hierfür: "Entstehung von Materie und anomale Rotverschiebung" und "Theorien der Strahlungsabsorption in expandierenden Universen", beide 2002 veröffentlicht. Diese Arbeiten suchen nach alternativen Erklärungen zum Urknall, um die Expansion des Universums und den Mikrowellenhintergrund zu erklären.
Der schwedische Astrophysiker und Erfinder Johan Masreliez ist ein weiterer zeitgenössischer Verfechter der Theorie des stationären Zustands, indem er die maßstabsgetreue kosmische Expansion vorschlägt, eine unkonventionelle alternative Theorie zum Urknall.
Die Russische Akademie der Wissenschaften veröffentlichte in Anerkennung seiner Arbeit 2015 eine Monographie seiner Beiträge zur Astrophysik.
1965 entdeckten zwei Ingenieure der Bell Telephone Laboratories: A. Penzias und R. Wilson Hintergrundstrahlung, die sie nicht aus ihren Richtmikrowellenantennen entfernen konnten..
Das Merkwürdigste ist, dass sie keine Quelle von ihnen identifizieren konnten. Die Strahlung blieb in jeder Richtung, in die die Antenne gerichtet war, gleich. Aus dem Strahlungsspektrum ermittelten die Ingenieure eine Temperatur von 3,5 K..
In ihrer Nähe und basierend auf dem Urknallmodell sagte eine andere Gruppe von Wissenschaftlern, diesmal Astrophysiker, kosmische Strahlung mit derselben Temperatur voraus: 3,5 K..
Beide Teams kamen auf völlig unterschiedliche und unabhängige Weise zu demselben Ergebnis, ohne sich der Arbeit des anderen bewusst zu sein. Zufälligerweise wurden die beiden Werke am selben Tag und in derselben Zeitschrift veröffentlicht.
Die Existenz dieser Strahlung, genannt kosmische Hintergrundstrahlung, ist das stärkste Argument gegen die stationäre Theorie, denn es gibt keine Möglichkeit, sie zu erklären, es sei denn, es handelt sich um die Überreste der Strahlung des Urknalls.
Befürworter schlugen jedoch schnell die Existenz von im ganzen Universum verstreuten Strahlungsquellen vor, die ihre Strahlung mit kosmischem Staub zerstreuten, obwohl es bisher keine Beweise dafür gibt, dass diese Quellen tatsächlich existieren..
Zum Zeitpunkt des Vorschlags und mit den verfügbaren Beobachtungen war die Steady-State-Theorie eine der von Physikern und Kosmologen am meisten akzeptierten. Bis dahin - Mitte des 20. Jahrhunderts - gab es keinen Unterschied zwischen dem nächsten und dem entfernten Universum..
Die ersten Schätzungen, die auf der Urknalltheorie basierten, datierten das Universum auf ungefähr 2 Milliarden Jahre, aber zu dieser Zeit war bekannt, dass das Sonnensystem bereits 5 Milliarden Jahre alt war und die Milchstraße zwischen 10 und 12 Milliarden Jahren.
Diese Fehleinschätzung wurde zu einem Punkt zugunsten der Steady-State-Theorie, da das Universum offensichtlich nicht nach der Milchstraße oder dem Sonnensystem hätte beginnen können..
Aktuelle Berechnungen basierend auf dem Urknall schätzen das Alter des Universums auf 13,7 Milliarden Jahre und bis heute wurden keine Objekte im Universum vor diesem Alter gefunden.
Zwischen 1950 und 1960 wurden helle Quellen von Radiofrequenzen entdeckt: Quasare und Radiogalaxien. Diese kosmischen Objekte wurden nur in sehr großen Entfernungen gefunden, das heißt in der fernen Vergangenheit..
Unter den Voraussetzungen des stationären Modells sollten diese intensiven Quellen von Funkfrequenzen mehr oder weniger gleichmäßig im gegenwärtigen und vergangenen Universum verteilt sein, die Beweise zeigen jedoch etwas anderes..
Andererseits ist das Urknallmodell mit dieser Beobachtung konkreter, da sich Quasare und Radiogalaxien in dichteren und heißeren Stadien des Universums gebildet haben könnten und später zu Galaxien werden könnten.
Das Foto in Abbildung 1 ist das extreme Hubfeldbild, das vom Hubble-Weltraumteleskop zwischen 2003 und 2004 aufgenommen wurde.
Es entspricht einem sehr kleinen Bruchteil von weniger als 0,1º des südlichen Himmels in der Konstellation Fornax, weg von der Blendung der Milchstraße, in einem Bereich, in dem normale Teleskope nichts aufnehmen.
Auf dem Foto sehen Sie Spiralgalaxien, die unseren eigenen und unseren nahen Nachbarn ähnlich sind. Das Foto zeigt auch diffuse rote Galaxien, bei denen die Sternentstehung aufgehört hat, sowie Punkte, die räumlich und zeitlich noch weiter entfernte Galaxien sind..
Das Universum ist schätzungsweise 13,7 Milliarden Jahre alt, und die Tiefenfeldfotografie zeigt Galaxien, die 13,2 Milliarden Lichtjahre entfernt sind. Vor Hubble waren die am weitesten beobachteten Galaxien 7 Milliarden Lichtjahre entfernt, und das Bild ähnelte dem auf dem Tiefenfeldfoto gezeigten..
Das Weltraumbild zeigt nicht nur das ferne Universum, sondern auch das vergangene Universum, da die Photonen, mit denen das Bild erstellt wurde, 13,2 Milliarden Jahre alt sind. Es ist daher das Bild eines Teils des frühen Universums.
Die lokale Galaxiengruppe umfasst die Milchstraße und das benachbarte Andromeda, die Dreieckgalaxie und etwa dreißig weitere, weniger als 5,2 Millionen Lichtjahre entfernt..
Dies bedeutet 2.500 Mal weniger Entfernung und Zeit als Tieffeldgalaxien. Das Aussehen des Universums und die Form seiner Galaxien ähneln jedoch dem fernen und älteren Universum..
Abbildung 2 ist ein Beispiel für den Zwischenbereich des erforschten Universums. Es geht um die Gruppe der Galaxien Hickson-44 60 Millionen Lichtjahre im Sternbild Löwe.
Wie zu sehen ist, ähnelt das Erscheinungsbild des Universums in Entfernungen und Zwischenzeiten dem des tiefen Universums, das 220-mal weiter entfernt ist, und dem der lokalen Gruppe, die fünfmal näher liegt..
Dies führt zu der Annahme, dass die Theorie des stationären Zustands des Universums zumindest eine Beobachtungsgrundlage hat, da das Panorama des Universums auf verschiedenen Raum-Zeit-Skalen sehr ähnlich ist.
In Zukunft ist es möglich, dass eine neue kosmologische Theorie mit den genauesten Aspekten sowohl der stationären Theorie als auch der Urknalltheorie erstellt wird..
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