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

The teori steady state adalah model kosmologi di mana alam semesta selalu tampak sama, tidak peduli di mana atau ketika diamati. Ini berarti bahwa bahkan di tempat-tempat paling terpencil di alam semesta terdapat planet, bintang, galaksi, dan nebula yang dibuat dengan unsur-unsur yang sama yang kita kenal dan dalam proporsi yang sama, meskipun itu adalah fakta bahwa alam semesta mengembang.

Karena itu, kepadatan alam semesta diperkirakan berkurang hanya dengan massa satu proton per kilometer kubik per tahun. Untuk mengimbangi hal ini, teori kondisi-mapan mendalilkan keberadaan produksi materi yang berkelanjutan.

Gambar 1: Gambar medan dalam yang ekstrim yang diambil oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble berjarak 13,2 miliar tahun cahaya. (Kredit: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, dan P. Oesch, Universitas California, Santa Cruz; R. Bouwens, Universitas Leiden; dan Tim HUDF09)

Ini juga menegaskan bahwa alam semesta selalu ada dan akan terus ada selamanya, meskipun seperti yang dikatakan sebelumnya, ia tidak menyangkal perluasannya, atau pemisahan galaksi akibatnya, fakta yang sepenuhnya dikonfirmasi oleh sains.

Sejarah

Teori keadaan mapan diusulkan pada tahun 1946 oleh astronom Fred Hoyle, ahli matematika dan kosmologi Hermann Bondi, dan astrofisikawan Thomas Gold, berdasarkan ide yang diilhami oleh film horor Dead of night tahun 1945.

Sebelumnya, Albert Einstein telah merumuskan prinsip kosmologis di mana dia menyatakan bahwa alam semesta pasti "tidak berubah di bawah terjemahan ruang-waktu dan di bawah rotasi." Dengan kata lain: harus homogen dan tidak memiliki arah preferensial.

Pada tahun 1948 Bondi dan Gold menambahkan prinsip ini sebagai bagian dari teori mereka tentang kondisi mapan alam semesta, yang menyatakan bahwa kerapatan alam semesta tetap seragam meskipun mengembang terus menerus dan abadi.

Penjelasan

Model stasioner memastikan bahwa alam semesta akan terus mengembang selamanya, karena akan selalu ada sumber materi dan energi yang menjaganya seperti yang kita kenal sekarang.

Dengan cara ini, atom hidrogen baru terus menerus dibuat untuk membentuk nebula yang pada akhirnya akan melahirkan bintang dan galaksi baru. Semua pada kecepatan yang sama dengan galaksi lama bergerak menjauh sampai mereka tidak dapat diamati dan galaksi baru sama sekali tidak dapat dibedakan dari yang tertua.

Bagaimana Anda tahu bahwa alam semesta mengembang? Memeriksa cahaya dari bintang, yang sebagian besar terdiri dari hidrogen, yang memancarkan garis karakteristik emisi elektromagnetik yang seperti sidik jari. Pola ini disebut spektrum dan dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 2. Spektrum emisi hidrogen. Garis merah menunjukkan panjang gelombang 656 nm.

Galaksi terdiri dari bintang-bintang yang spektrumnya sama dengan yang dipancarkan atom di laboratorium kita, kecuali untuk perbedaan kecil: mereka bergeser ke panjang gelombang yang lebih tinggi, yaitu, ke arah merah karena efek Doppler, yang merupakan tanda tegas dari a keterpencilan.

Kebanyakan galaksi memiliki pergeseran merah ini dalam spektrumnya. Hanya beberapa di "grup galaksi lokal" terdekat yang menunjukkan pergeseran biru.

Salah satunya adalah galaksi Andromeda, yang mendekat dan dengan itu mungkin, banyak kalpa dari sekarang, Bima Sakti, galaksi kita sendiri, akan bergabung.

Galaksi surut dan hukum Hubble

Garis karakteristik dari spektrum hidrogen adalah pada 656 nanometer (nm). Dalam terang galaksi, garis yang sama telah berpindah ke 660 nm. Oleh karena itu, ia memiliki pergeseran merah 660 - 656 nm = 4 nm.

Sebaliknya, hasil bagi antara pergeseran panjang gelombang dan panjang gelombang diam sama dengan hasil bagi antara kecepatan galaksi v dan kecepatan cahaya (c = 300.000 km / s):

Dengan data ini:

v = 0,006c

Artinya, galaksi ini bergerak menjauh dengan 0,006 kali kecepatan cahaya: sekitar 1800 km / detik. Hukum Hubble menyatakan bahwa jarak galaksi d sebanding dengan kecepatan v saat ia bergerak menjauh:

Konstanta proporsionalitas adalah kebalikan dari konstanta Hubble, dilambangkan sebagai Ho, yang nilainya adalah:

Artinya galaksi pada contoh tersebut berada pada jarak:

Menyajikan

Sejauh ini, model kosmologis yang paling diterima secara luas adalah teori Big Bang. Namun, beberapa penulis tetap merumuskan teori di luarnya dan mendukung teori steady state.

Peneliti mendukung teori kondisi mapan

Ahli astrofisika Hindu Jayant Narlikar, yang bekerja sama dengan salah satu pencipta teori kondisi mapan, telah membuat publikasi yang relatif baru untuk mendukung model kondisi mapan.

Contohnya: "Penciptaan materi dan pergeseran merah yang anomali" dan "Teori penyerapan radiasi di alam semesta yang mengembang", keduanya diterbitkan pada tahun 2002. Karya-karya ini mencari penjelasan alternatif untuk Big Bang untuk menjelaskan perluasan alam semesta dan alam semesta. latar belakang microwave.

Ahli astrofisika dan penemu Swedia Johan Masreliez adalah salah satu pembela kontemporer teori keadaan mapan, dengan mengusulkan perluasan kosmik ke skala, teori alternatif yang tidak konvensional untuk Ledakan Besar.

Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, sebagai pengakuan atas karyanya, menerbitkan monograf kontribusinya dalam astrofisika pada tahun 2015.

Radiasi latar belakang kosmik

Pada tahun 1965 dua insinyur dari Bell Telephone Laboratories: A. Penzias dan R. Wilson, menemukan radiasi latar yang tidak dapat mereka hilangkan dari antena gelombang mikro terarah mereka.

Hal yang paling aneh adalah bahwa mereka tidak dapat mengidentifikasi sumbernya. Radiasi tetap sama ke arah mana pun antena diarahkan. Dari spektrum radiasi, para insinyur menentukan bahwa suhunya 3,5 K.

Dekat dengan mereka dan berdasarkan model Big Bang, sekelompok ilmuwan lain, kali ini ahli astrofisika, memperkirakan radiasi kosmik dengan suhu yang sama: 3,5 K.

Kedua tim sampai pada kesimpulan yang sama secara berbeda dan independen, tanpa mengetahui tentang pekerjaan yang lain. Secara kebetulan, kedua karya tersebut diterbitkan pada tanggal dan jurnal yang sama.

Keberadaan radiasi ini, yang disebut radiasi latar belakang kosmik, adalah argumen terkuat yang menentang teori stasioner, karena tidak ada cara untuk menjelaskannya kecuali jika itu adalah sisa-sisa radiasi dari Big Bang.

Namun, para pendukung dengan cepat mengusulkan keberadaan sumber radiasi yang tersebar di seluruh alam semesta, yang menyebarkan radiasi mereka dengan debu kosmik, meskipun sejauh ini tidak ada bukti bahwa sumber-sumber ini benar-benar ada.

Argumen yang mendukung

Pada saat itu diusulkan dan dengan pengamatan yang tersedia, teori kondisi mapan adalah salah satu yang paling diterima oleh fisikawan dan kosmolog. Saat itu - pertengahan abad ke-20 - tidak ada perbedaan antara alam semesta terdekat dan yang jauh.

Perkiraan pertama berdasarkan teori Big Bang, memperkirakan umur alam semesta sekitar 2 miliar tahun, tetapi pada saat itu diketahui bahwa tata surya sudah berusia 5 miliar tahun dan Bima Sakti antara 10 dan 12 miliar tahun. tahun.

Kesalahan perhitungan ini mendukung teori kondisi-mapan, karena jelas alam semesta tidak mungkin dimulai setelah Bima Sakti atau Tata Surya.

Perhitungan saat ini berdasarkan Big Bang memperkirakan usia alam semesta pada 13,7 miliar tahun dan hingga saat ini tidak ada objek yang ditemukan di alam semesta sebelum usia ini.

Argumen balasan

Antara tahun 1950-an dan 1960-an, sumber-sumber frekuensi radio yang terang ditemukan: quasar dan galaksi radio. Benda-benda kosmik ini hanya ditemukan pada jarak yang sangat jauh, artinya di masa lampau.

Di bawah premis model kondisi-mapan, sumber-sumber frekuensi radio yang intens ini harus didistribusikan secara kurang lebih seragam ke seluruh alam semesta sekarang dan masa lalu, namun bukti menunjukkan sebaliknya.

Di sisi lain, model Big Bang lebih konkret dengan pengamatan ini, karena quasar dan galaksi radio bisa saja terbentuk dalam tahap alam semesta yang lebih padat dan lebih panas, kemudian menjadi galaksi.

Pemandangan alam semesta

Panorama jauh

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

Ini sesuai dengan bagian yang sangat kecil kurang dari 0,1º dari langit selatan di konstelasi Fornax, jauh dari silau Bima Sakti, di area di mana teleskop normal tidak menangkap apapun.

Dalam foto tersebut Anda dapat melihat galaksi spiral yang mirip dengan galaksi kita dan tetangga dekat kita. Foto itu juga menunjukkan galaksi merah yang menyebar, di mana pembentukan bintang telah berhenti, serta titik-titik galaksi yang bahkan jauh lebih jauh dalam ruang dan waktu.

Alam semesta diperkirakan berusia 13,7 miliar tahun, dan foto lapangan dalam menunjukkan galaksi berjarak 13,2 miliar tahun cahaya. Sebelum Hubble, galaksi terjauh yang diamati berjarak 7 miliar tahun cahaya, dan gambarnya mirip dengan yang ditunjukkan pada foto lapangan.

Citra angkasa luar tidak hanya menunjukkan alam semesta yang jauh, tetapi juga menunjukkan alam semesta masa lalu, karena foton yang digunakan untuk membangun citra tersebut berusia 13,2 miliar tahun. Karena itu, ini adalah gambaran dari sebagian alam semesta awal.

Panorama dekat dan menengah

Kelompok galaksi lokal berisi Bima Sakti dan tetangganya Andromeda, Galaksi Segitiga dan sekitar tiga puluh lainnya, kurang dari 5,2 juta tahun cahaya jauhnya.

Ini berarti jarak dan waktu 2.500 kali lebih sedikit daripada galaksi medan dalam. Namun, penampakan alam semesta dan bentuk galaksi terlihat mirip dengan alam semesta yang jauh dan lebih tua.

Gambar 3: Kelompok galaksi Hickson-44 di konstelasi Leo berjarak 60 juta tahun cahaya. (Penghargaan: Tim Pencitraan MASIL)

Gambar 2 adalah contoh jarak antara alam semesta yang dieksplorasi. Ini adalah kelompok galaksi Hickson-44 yang berjarak 60 juta tahun cahaya di konstelasi Leo.

Seperti yang bisa dilihat, penampakan alam semesta pada jarak dan waktu tengah mirip dengan alam semesta dalam 220 kali lebih jauh dan penampakan kelompok lokalnya, lima kali lebih dekat.

Hal ini membuat kita berpikir bahwa teori keadaan mapan alam semesta memiliki setidaknya landasan pengamatan, karena panorama alam semesta pada skala ruang-waktu yang berbeda sangat mirip.

Di masa depan, ada kemungkinan bahwa teori kosmologis baru akan dibuat dengan aspek-aspek tersukses dari teori kondisi mapan dan teori Big Bang.

Referensi

1. Bang - Crunch - Bang. Diperoleh dari: FQXi.org
2. Ensiklopedia Online Britannica. Teori keadaan mapan. Diperoleh dari: Britannica.com
3. Neofronters. Model keadaan mapan. Dipulihkan dari: neofronteras.com
4. Wikipedia. Teori keadaan mapan. Diperoleh dari: wikipedia.com
5. Wikipedia. Prinsip Kosmologis. Diperoleh dari: wikipedia.com