정상 상태 이론은 우주가 항상 상관없이 또는이 관찰, 같은 보이는있는 우주 론적 모델이다. 이것은 우주의 가장 먼 곳에서도 우주가 팽창하고 있다는 사실이지만 우리가 알고있는 동일한 요소로 동일한 비율로 만들어진 행성, 별, 은하 및 성운이 있다는 것을 의미합니다.
이 때문에 우주의 밀도는 연간 입방 킬로미터 당 양성자 1 개의 질량만큼 감소하는 것으로 추정됩니다. 이를 보완하기 위해 정상 상태 이론은 물질의 지속적인 생산의 존재를 가정합니다.
그림 1 : 132 억 광년 떨어져있는 허블 우주 망원경으로 찍은 극심한 심장의 이미지. (제공 : NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, P. Oesch, 캘리포니아 대학, 산타 크루즈, R. Bouwens, Leiden 대학, HUDF09 팀)
그것은 또한 우주가 항상 존재 해 왔으며 영원히 존재할 것이라는 점을 확인합니다. 비록 이전에 말했듯이, 우주가 팽창하거나 그에 따른 은하의 분리를 부인하지는 않지만 과학에 의해 완전히 확인 된 사실입니다.
역사
정상 상태 이론은 1945 년 1945 년 공포 영화 Dead of night에서 영감을 얻은 아이디어를 바탕으로 천문학 자 Fred Hoyle, 수학자 겸 우주 학자 Hermann Bondi와 천체 물리학 자 Thomas Gold가 제안했습니다.
이전에 알버트 아인슈타인은 우주가 "시공간 변환과 회전 하에서 불변"되어야한다는 우주 론적 원리를 공식화했습니다. 즉, 동질적이고 우선적 인 방향이 없어야합니다.
1948 년 Bondi와 Gold는 우주의 정상 상태에 대한 이론의 일부로이 원리를 추가하여 우주의 밀도는 지속적이고 영원한 팽창에도 불구하고 균일하게 유지된다고 말했습니다.
설명
고정 모델은 우주가 영원히 계속 확장되도록 보장합니다. 오늘날 우리가 알고있는 그대로 유지하는 물질과 에너지의 원천이 항상 있기 때문입니다.
이런 식으로 새로운 수소 원자가 지속적으로 생성되어 결국 새로운 별과 은하를 생성하는 성운을 형성합니다. 낡은 은하들이 관측 불가능해질 때까지 멀어지고 새로운 은하들은 가장 오래된 은하와 완전히 구별 될 수 없을 때까지 같은 속도로 이동합니다.
우주가 팽창하고 있다는 것을 어떻게 알 수 있습니까? 주로 수소로 구성되어 지문과 같은 전자기 방출의 특징적인 선을 방출하는 별의 빛을 조사합니다. 이 패턴을 스펙트럼이라고하며 다음 그림에서 볼 수 있습니다.
그림 2. 수소의 방출 스펙트럼. 빨간색 선은 656nm의 파장에 해당합니다.
은하는 작은 차이를 제외하고는 우리 실험실에서 원자가 방출하는 것과 스펙트럼이 동일한 별들로 구성되어 있습니다. 원격 성.
대부분의 은하들은 스펙트럼에서이 적색 편이를 가지고 있습니다. 근처에있는 "지역 은하군"의 소수만이 파란색 이동을 보인다.
그 중 하나는 안드로메다 은하입니다.이 은하계는 접근하고 있으며 아마도 지금부터 많은 영겁 동안 우리 은하 인 우리 은하가 합쳐질 것입니다.
후퇴하는 은하와 허블의 법칙
수소 스펙트럼의 특징적인 선은 656 나노 미터 (nm)입니다. 은하의 관점에서 같은 선이 660nm로 이동했습니다. 따라서 적색 편이는 660-656 nm = 4 nm입니다.
반면에 파장 이동과 휴지 파장 사이의 몫은 은하 v의 속도와 빛의 속도 사이의 몫 (c = 300,000 km / s)과 같습니다.
이 데이터로 :
v = 0.006c
즉,이 은하계는 빛의 속도의 0.006 배인 약 1800km / s로 멀어지고 있습니다. 허블의 법칙에 따르면 은하 d의 거리는 멀어지는 속도 v에 비례합니다.
비례 상수는 값이 다음과 같은 Ho로 표시되는 허블 상수의 역입니다.
이것은 예의 은하가 다음과 같은 거리에 있음을 의미합니다.
선물
지금까지 가장 널리 받아 들여진 우주 모델은 빅뱅 이론으로 남아 있습니다. 그러나 일부 저자는 계속해서 그 밖의 이론을 공식화하고 정상 상태 이론을 지원합니다.
정상 상태 이론에 찬성하는 연구원
정상 상태 이론의 창시자 중 한 명과 협력하여 작업 한 힌두 천체 물리학 자 Jayant Narlikar는 정상 상태 모델을 지원하는 비교적 최근의 출판물을 만들었습니다.
그 예 : "물질의 생성과 변칙적 적색 편이"와 "팽창하는 우주에서의 복사 흡수 이론", 둘 다 2002 년에 출판되었습니다.이 작품들은 우주의 팽창과 전자 레인지 배경.
스웨덴 천체 물리학 자이자 발명가 인 요한 마스 렐리 즈는 빅뱅에 대한 비 전통적인 대안 이론 인 규모에 대한 우주 확장을 제안함으로써 정상 상태 이론의 현대 수호자 중 하나입니다.
러시아 과학 아카데미는 그의 업적을 인정 받아 2015 년 천체 물리학에 대한 그의 공헌에 대한 논문을 발표했습니다.
우주 배경 방사선
1965 년 Bell Telephone Laboratories의 두 엔지니어 인 A. Penzias와 R. Wilson은 지향성 마이크로파 안테나에서 제거 할 수없는 배경 복사를 발견했습니다.
가장 궁금한 점은 그 출처를 확인할 수 없다는 것입니다. 방사능은 안테나가 향하는 방향에 관계없이 동일하게 유지되었습니다. 복사 스펙트럼에서 엔지니어는 온도가 3.5K라고 결정했습니다.
그들과 가깝고 빅뱅 모델을 기반으로 한 또 다른 과학자 그룹 인 이번에는 천체 물리학 자들이 같은 온도 인 3.5K의 우주 복사를 예측했습니다.
두 팀 모두 상대방의 작업에 대해 알지 못한 채 완전히 다르고 독립적으로 동일한 결론에 도달했습니다. 공교롭게도 두 작품은 같은 날짜와 같은 저널에 출판되었습니다.
우주 배경 방사선이라고 불리는이 방사선의 존재는 고정 이론에 대한 가장 강력한 주장입니다. 왜냐하면 그것이 빅뱅에서 나온 방사선의 잔재가 아니라면 그것을 설명 할 방법이 없기 때문입니다.
그러나 지지자들은 우주 전체에 흩어져있는 방사선원의 존재를 신속히 제안했습니다. 우주 먼지로 방사선을 산란시키는 방사선원이 실제로 존재한다는 증거는 아직까지 없습니다.
찬성 주장
이 이론이 제안되었을 때 관측이 가능 해졌을 때 정상 상태 이론은 물리학 자와 우주 학자가 가장 많이 받아 들인 이론 중 하나였습니다. 20 세기 중반까지 가장 가까운 우주와 먼 우주 사이에는 차이가 없었습니다.
빅뱅 이론에 기초한 첫 번째 추정치는 우주의 연대를 약 20 억년으로 추정했지만 그 당시 태양계는 이미 50 억년, 은하수는 100 억년에서 120 억년 사이 인 것으로 알려졌습니다. 연령.
이 잘못된 계산은 우주가 은하수 나 태양계 이후에 시작될 수 없었기 때문에 정상 상태 이론에 유리한 지점이되었습니다.
빅뱅에 근거한 현재 계산은 우주의 나이를 137 억년으로 추정하며 현재까지이 나이 이전에는 우주에서 어떤 물체도 발견되지 않았습니다.
반론
1950 년대와 1960 년대 사이에 퀘이사와 전파 은하와 같은 무선 주파수의 밝은 소스가 발견되었습니다. 이 우주적 물체는 아주 먼 거리에서만 발견되었습니다.
정상 상태 모델의 전제하에, 이러한 강렬한 무선 주파수 소스는 현재와 과거 우주 전체에 어느 정도 균일하게 분포되어야하지만 증거는 그렇지 않습니다.
다른 한편으로, 빅뱅 모델은 퀘이사와 전파 은하가 우주의 더 조밀하고 더운 단계에서 형성되어 나중에 은하가 될 수 있기 때문에이 관측에 더 구체적입니다.
우주의 전망
먼 파노라마
그림 1의 사진은 2003 년과 2004 년 사이에 허블 우주 망원경으로 포착 한 극심한 심층 이미지입니다.
이것은 일반 망원경으로 아무것도 포착하지 못하는 영역에서 은하수의 눈부심에서 멀리 떨어진 Fornax 별자리의 남쪽 하늘의 0.1º 미만의 매우 작은 부분에 해당합니다.
사진에서 우리와 가까운 이웃과 유사한 나선 은하를 볼 수 있습니다. 사진은 또한 별의 형성이 중단 된 확산 된 적색 은하와 시공간에서 훨씬 더 먼 은하 인 지점을 보여줍니다.
우주는 137 억년으로 추정되며 심야 사진은 132 억 광년 떨어진 은하를 보여줍니다. 허블 이전에 관측 된 가장 먼 은하들은 70 억 광년 떨어져 있었으며 그 사진은 심야 사진에 표시된 것과 비슷했습니다.
심 우주 이미지는 먼 우주뿐 아니라 과거 우주도 보여줍니다. 이미지를 만드는 데 사용 된 광자는 132 억년 전 이었기 때문입니다. 그러므로 그것은 초기 우주의 일부의 이미지입니다.
근거리 및 중간 파노라마
지역 은하군은 은하수와 인접한 안드로메다, 삼각 은하 및 520 만 광년 미만 거리에있는 다른 30 개 은하를 포함합니다.
이것은 심장 은하보다 거리와 시간이 2,500 배 더 짧다는 것을 의미합니다. 그러나 우주의 모습과 은하의 모양은 먼 옛날 우주와 비슷해 보입니다.
그림 3 : 6 천만 광년 떨어진 레오 별자리에있는 Hickson-44 은하군. (크레딧 : MASIL 이미징 팀)
그림 2는 탐험 된 우주의 중간 범위의 샘플입니다. 그것은 레오 별자리에서 6 천만 광년 떨어진 Hickson-44 은하군입니다.
보시다시피 거리와 중간 시간에 우주의 모습은 220 배 더 먼 깊은 우주의 모습과 5 배 더 가까운 지역 그룹의 모습과 비슷합니다.
이것은 우리로 하여금 우주의 정상 상태 이론이 적어도 관측 적 기초를 가지고 있다고 생각하게합니다. 왜냐하면 다른 시공간 규모에서 우주의 파노라마가 매우 유사하기 때문입니다.
미래에는 정상 상태 이론과 빅뱅 이론의 가장 성공적인 측면을 모두 갖춘 새로운 우주 이론이 만들어 질 수 있습니다.
참고 문헌
- 뱅-크런치-뱅. 출처 : FQXi.org
- 브리태니커 온라인 백과 사전. 정상 상태 이론. 출처 : Britannica.com
- Neofronters. 정상 상태 모델. 출처 : neofronteras.com
- Wikipedia. 정상 상태 이론. 출처 : wikipedia.com
- Wikipedia. 우주 론적 원리. 출처 : wikipedia.com