Il teoria dello stato stazionario È un modello cosmologico in cui l'universo ha sempre lo stesso aspetto, indipendentemente da dove o quando viene osservato. Ciò significa che anche nei luoghi più remoti dell'universo sono presenti pianeti, stelle, galassie e nebulose realizzate con gli stessi elementi che conosciamo e nella stessa proporzione, sebbene sia un dato di fatto che l'universo si stia espandendo.
Per questo motivo, si stima che la densità dell'universo diminuisca solo della massa di un protone per chilometro cubo all'anno. Per compensare ciò, la teoria dello stato stazionario postula l'esistenza di una produzione continua di materia.
Afferma inoltre che l'universo è sempre esistito e continuerà ad esistere per sempre, anche se come detto prima non nega la sua espansione, né la conseguente separazione delle galassie, fatti pienamente confermati dalla scienza..
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La teoria dello stato stazionario fu proposta nel 1946 dall'astronomo Fred Hoyle, dal matematico e cosmologo Hermann Bondi e dall'astrofisico Thomas Gold, sulla base di un'idea ispirata al film dell'orrore Morte della notte dal 1945.
In precedenza, Albert Einstein aveva formulato un principio cosmologico in cui afferma che l'universo deve essere "invariante rispetto alle traslazioni spazio-temporali e alle rotazioni". In altre parole: deve essere omogeneo e privo di direzione preferenziale.
Nel 1948 Bondi e Gold aggiunsero questo principio come parte della loro teoria dello stato stazionario dell'universo, affermando che la densità dell'universo rimane uniforme nonostante la sua continua ed eterna espansione..
Il modello stazionario assicura che l'universo continuerà ad espandersi per sempre, perché ci saranno sempre fonti di materia ed energia che lo mantengono come lo conosciamo oggi..
In questo modo, vengono creati continuamente nuovi atomi di idrogeno per formare nebulose che alla fine daranno origine a nuove stelle e galassie. Tutto alla stessa velocità con cui le vecchie galassie si allontanano fino a diventare inosservabili e le nuove galassie sono completamente indistinguibili da quelle più vecchie.
Come fai a sapere che l'universo si sta espandendo? Esaminando la luce delle stelle, che sono composte principalmente da idrogeno, che emette caratteristiche linee di emissione elettromagnetica che sono come un'impronta digitale. Questo modello è chiamato spettro ed è osservato nella figura seguente:
Le galassie sono costituite da stelle i cui spettri sono gli stessi di quelli emessi dagli atomi nei nostri laboratori, salvo una piccola differenza: sono spostate verso lunghezze d'onda maggiori, cioè verso il rosso per effetto Doppler, segno inequivocabile di una lontananza.
La maggior parte delle galassie ha questo spostamento verso il rosso nei loro spettri. Solo pochi nel vicino "gruppo locale di galassie" mostrano uno spostamento verso il blu..
Uno di questi è la galassia di Andromeda, che si sta avvicinando e con la quale forse, entro molti eoni, la Via Lattea, la nostra galassia, si fonderà.
Una linea caratteristica dello spettro dell'idrogeno è quella a 656 nanometri (nm). Alla luce di una galassia, quella stessa linea si è spostata a 660 nm. Pertanto ha un redshift di 660-656 nm = 4 nm.
D'altra parte, il quoziente tra lo spostamento della lunghezza d'onda e la lunghezza d'onda a riposo è uguale al quoziente tra la velocità della galassia v e la velocità della luce (c = 300.000 km / s):
Δλ / λo = v / c
Con questi dati:
4/656 = v / c = 0,006
v = 0,006c
Cioè, questa galassia si sta allontanando a 0,006 volte la velocità della luce: circa 1800 km / s. La legge di Hubble afferma che la distanza di una galassia d è proporzionale alla velocità v con cui si allontana:
d ∝ v
La costante di proporzionalità è l'inversa della costante di Hubble, indicata come Ho, il cui valore è:
Ho = 73,5 km / s / Mega Pársec.
Ciò significa che la galassia nell'esempio è a una distanza di:
d = (1 / Ho) v =1800 / 73,5 Mega Pársec = 24,5 Mega Pársec = 80 milioni di anni luce.
Finora, il modello cosmologico più ampiamente accettato rimane la teoria del Big Bang. Tuttavia, alcuni autori continuano a formulare teorie al di fuori di essa e supportano la teoria dello stato stazionario.
L'astrofisico indù Jayant Narlikar, che ha lavorato in collaborazione con uno dei creatori della teoria dello stato stazionario, ha realizzato pubblicazioni relativamente recenti a sostegno del modello dello stato stazionario..
Esempi di loro: "Creazione di materia e spostamento verso il rosso anomalo" e "Teorie dell'assorbimento delle radiazioni negli universi in espansione", entrambi pubblicati nel 2002. Questi lavori cercano spiegazioni alternative al Big Bang per spiegare l'espansione dell'universo e il fondo a microonde.
L'astrofisico e inventore svedese Johan Masreliez è un altro dei difensori contemporanei della teoria dello stato stazionario, proponendo l'espansione cosmica su scala, una teoria alternativa non convenzionale al Big Bang.
L'Accademia delle scienze russa, in riconoscimento del suo lavoro, ha pubblicato una monografia dei suoi contributi in astrofisica nel 2015.
Nel 1965 due ingegneri dei Bell Telephone Laboratories: A. Penzias e R. Wilson, scoprirono la radiazione di fondo che non potevano eliminare dalle loro antenne a microonde direzionali..
La cosa più curiosa è che non sono riusciti a identificarne la fonte. La radiazione è rimasta la stessa in qualunque direzione fosse diretta l'antenna. Dallo spettro di radiazioni, gli ingegneri hanno determinato che la sua temperatura era di 3,5 K..
Vicino a loro e sulla base del modello del Big Bang, un altro gruppo di scienziati, questa volta astrofisici, ha previsto una radiazione cosmica della stessa temperatura: 3,5 K.
Entrambe le squadre sono arrivate alla stessa conclusione in modo completamente diverso e indipendente, ignari del lavoro dell'altro. Casualmente, i due lavori sono stati pubblicati nella stessa data e nella stessa rivista.
L'esistenza di questa radiazione, chiamata radiazione cosmica di fondo, è l'argomento più forte contro la teoria stazionaria, perché non c'è modo di spiegarla a meno che non coinvolga i resti di radiazioni del Big Bang.
Tuttavia, i sostenitori si sono affrettati a proporre l'esistenza di sorgenti di radiazioni sparse in tutto l'universo, che hanno diffuso la loro radiazione con polvere cosmica, sebbene finora non ci siano prove che queste sorgenti esistano effettivamente..
All'epoca in cui fu proposta e con le osservazioni disponibili, la teoria dello stato stazionario era una delle più accettate da fisici e cosmologi. A quel punto, verso la metà del XX secolo, non c'era differenza tra l'universo più vicino e quello lontano..
Le prime stime basate sulla teoria del Big Bang datano l'universo a circa 2 miliardi di anni, ma a quel tempo si sapeva che il sistema solare aveva già 5 miliardi di anni e la Via Lattea tra i 10 ei 12 miliardi di anni..
Questo errore di calcolo divenne un punto a favore della teoria dello stato stazionario, poiché evidentemente l'universo non avrebbe potuto iniziare dopo la Via Lattea o il Sistema Solare..
I calcoli attuali basati sul Big Bang stimano l'età dell'universo a 13,7 miliardi di anni e ad oggi non sono stati trovati oggetti nell'universo prima di questa età.
Tra il 1950 e il 1960 furono scoperte sorgenti luminose di radiofrequenze: quasar e galassie radio. Questi oggetti cosmici sono stati trovati solo a distanze molto grandi, vale a dire in un lontano passato..
Secondo le premesse del modello dello stato stazionario, queste intense sorgenti di radiofrequenze dovrebbero essere distribuite più o meno uniformemente in tutto l'universo presente e passato, tuttavia l'evidenza mostra il contrario..
D'altra parte, il modello del Big Bang è più concreto con questa osservazione, poiché quasar e radio galassie potrebbero essersi formate in stadi più densi e più caldi dell'universo, diventando in seguito galassie.
La fotografia nella figura 1 è l'immagine di campo profondo estremo catturata dal telescopio spaziale Hubble tra il 2003 e il 2004.
Corrisponde a una frazione molto piccola inferiore a 0,1º del cielo meridionale nella costellazione Fornax, lontano dal bagliore della Via Lattea, in un'area dove i normali telescopi non rilevano nulla.
Nella fotografia puoi vedere galassie a spirale simili alle nostre e ai nostri vicini vicini. La fotografia mostra anche galassie rosse diffuse, dove la formazione stellare è cessata, così come punti che sono galassie ancora più distanti nello spazio e nel tempo..
Si stima che l'universo abbia 13,7 miliardi di anni e la fotografia in campo profondo mostra galassie a 13,2 miliardi di anni luce di distanza. Prima di Hubble, le galassie più lontane osservate erano a 7 miliardi di anni luce di distanza e l'immagine era simile a quella mostrata nella fotografia del campo profondo..
L'immagine dello spazio profondo non solo mostra l'universo lontano, ma mostra anche l'universo passato, perché i fotoni che sono stati usati per costruire l'immagine hanno 13,2 miliardi di anni. È quindi l'immagine di una porzione dell'universo primordiale.
Il gruppo locale di galassie contiene la Via Lattea e la vicina Andromeda, la galassia Triangolo e una trentina di altre, a meno di 5,2 milioni di anni luce di distanza..
Ciò significa 2.500 volte meno distanza e tempo rispetto alle galassie di campo profondo. Tuttavia, l'aspetto dell'universo e la forma delle sue galassie sembrano simili all'universo distante e più antico..
La figura 2 è un campione dell'intervallo intermedio dell'universo esplorato. Si tratta del gruppo di galassie Hickson-44 60 milioni di anni luce nella costellazione del Leone.
Come si può vedere, l'aspetto dell'universo a distanze e tempi intermedi è simile a quello dell'universo profondo 220 volte più lontano ea quello del gruppo locale, cinque volte più vicino..
Ciò porta a pensare che la teoria dello stato stazionario dell'universo abbia almeno un fondamento osservativo, poiché il panorama dell'universo a diverse scale spazio-temporali è molto simile.
In futuro, è possibile che venga creata una nuova teoria cosmologica con gli aspetti più accurati sia della teoria dello stato stazionario che della teoria del Big Bang..
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