Stationäres Modell - Steady-state model

In der Kosmologie ist das Steady-State-Modell eine Alternative zur Urknalltheorie der Evolution des Universums. Im Steady-State-Modell bleibt die Dichte der Materie im expandierenden Universum aufgrund einer kontinuierlichen Erzeugung von Materie unverändert, wodurch das perfekte kosmologische Prinzip eingehalten wird , ein Prinzip, das behauptet, dass das beobachtbare Universum zu jeder Zeit und zu jedem praktisch gleich ist Platz.

Während das stationäre Modell eine gewisse Minderheit Unterstützung in der wissenschaftlichen Mainstream bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts genossen, ist es nun von der großen Mehrheit der abgelehnten Kosmologen , Astrophysiker und Astronomen , wie die Beobachtungs Beweise deuten auf einen heißen Urknall Kosmologie mit einer endlichen Alter des Universums , das das Steady-State-Modell nicht vorhersagt.

Geschichte

Im 13. Jahrhundert verfasste Siger von Brabant die These Die Ewigkeit der Welt , in der er argumentierte, dass es keinen ersten Menschen und kein erstes Exemplar eines Besonderen gab: Das physikalische Universum ist daher ohne Anfang und daher ewig. Sigers Ansichten wurden 1277 vom Papst verurteilt .

Die kosmologische Expansion wurde ursprünglich durch Beobachtungen von Edwin Hubble entdeckt . Theoretische Berechnungen zeigten auch, dass das statische Universum, wie es von Einstein (1917) modelliert wurde, instabil war. Die moderne Urknalltheorie besagt, dass das Universum ein endliches Alter hat und sich im Laufe der Zeit durch Abkühlung, Expansion und die Bildung von Strukturen durch Gravitationskollaps entwickelt hat.

Das Steady-State-Modell behauptet, dass sich das Universum, obwohl es sich ausdehnt, dennoch im Laufe der Zeit nicht ändert (das perfekte kosmologische Prinzip ); das Universum hat keinen Anfang und kein Ende. Dies erforderte, dass ständig Materie geschaffen wurde, um die Dichte des Universums vor einer Abnahme zu bewahren. Einflussreiche Veröffentlichungen über stationäre Kosmologien wurden 1948 von Hermann Bondi , Thomas Gold und Fred Hoyle veröffentlicht. Ähnliche Modelle wurden früher unter anderem von William Duncan MacMillan vorgeschlagen .

Es ist heute bekannt, dass Albert Einstein viele Jahre vor Hoyle, Bondi und Gold ein Steady-State-Modell des expandierenden Universums in Betracht gezogen hat, wie in einem Manuskript von 1931 angegeben. Die Idee gab er jedoch schnell wieder auf.

Beobachtungstests

Anzahl der Radioquellen

Probleme mit dem Steady-State-Modell traten in den 1950er und 60er Jahren auf, als Beobachtungen begannen, die Idee zu unterstützen, dass sich das Universum tatsächlich verändert: Helle Radioquellen ( Quasare und Radiogalaxien ) wurden nur in großen Entfernungen gefunden (daher könnten existierte nur in der fernen Vergangenheit), nicht in näheren Galaxien. Während die Urknalltheorie dies vorhersagte, sagte das Steady-State-Modell voraus, dass solche Objekte im gesamten Universum gefunden werden würden, einschließlich in der Nähe unserer eigenen Galaxie. Bis 1961 hatten statistische Tests auf der Grundlage von Radioquellenuntersuchungen das Steady-State-Modell in den Köpfen der meisten Kosmologen ausgeschlossen, obwohl einige Befürworter des Steady-State darauf bestanden, dass die Radiodaten verdächtig seien.

Kosmischer Mikrowellenhintergrund

Für die meisten Kosmologen kam die endgültige Widerlegung des Steady-State-Modells mit der Entdeckung der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung im Jahr 1964, die von der Urknalltheorie vorhergesagt wurde. Das stationäre Modell erklärte die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung als Ergebnis von Licht von alten Sternen, das von galaktischem Staub gestreut wurde. Der kosmische Mikrowellen-Hintergrundpegel ist jedoch in alle Richtungen sehr gleichmäßig, was es schwierig macht, zu erklären, wie er von zahlreichen Punktquellen erzeugt werden könnte, und die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung zeigt keine Anzeichen von Eigenschaften wie Polarisation, die normalerweise mit Streuung verbunden sind. Außerdem kommt sein Spektrum dem eines idealen schwarzen Körpers so nahe, dass es kaum durch die Überlagerung von Beiträgen einer Vielzahl von Staubklumpen bei unterschiedlichen Temperaturen sowie bei unterschiedlichen Rotverschiebungen gebildet werden könnte . Steven Weinberg schrieb 1972:

Das Steady-State-Modell scheint nicht mit der beobachteten d L versus z- Beziehung oder mit Quellenzählungen übereinzustimmen ... In gewisser Weise ist diese Nichtübereinstimmung eine Ehre für das Modell; Allein unter allen Kosmologien macht das Steady-State-Modell so eindeutige Vorhersagen, dass es selbst mit den uns zur Verfügung stehenden begrenzten Beobachtungsdaten widerlegt werden kann . Das Steady-State-Modell ist so attraktiv, dass viele seiner Anhänger immer noch hoffen, dass die Beweise dagegen irgendwann verschwinden, wenn sich die Beobachtungen verbessern. Wenn jedoch die kosmische Mikrowellenstrahlung ... wirklich Schwarzkörperstrahlung ist, wird es schwer zu bezweifeln sein, dass sich das Universum aus einem heißeren und dichteren Frühstadium entwickelt hat.

Seit dieser Entdeckung gilt die Urknalltheorie als die beste Erklärung für den Ursprung des Universums. In den meisten astrophysikalischen Veröffentlichungen wird der Urknall implizit akzeptiert und als Grundlage für umfassendere Theorien verwendet.

Quasi-stationärer Zustand

Quasi-Steady-State-Kosmologie (QSS) wurde 1993 von Fred Hoyle, Geoffrey Burbidge und Jayant V. Narlikar als eine neue Inkarnation der Steady-State-Ideen vorgeschlagen, um zusätzliche Merkmale zu erklären, die im ursprünglichen Vorschlag nicht berücksichtigt wurden. Das Modell schlägt vor, dass im Laufe der Zeit im Universum Schöpfungen entstehen, die manchmal als Minibangs, Mini-Creation-Ereignisse oder Little Bangs bezeichnet werden . Nach der Beobachtung eines sich beschleunigenden Universums wurden weitere Modifikationen des Modells vorgenommen. Das Planck-Teilchen ist ein hypothetisches Schwarzes Loch, dessen Schwarzschild-Radius ungefähr gleich seiner Compton-Wellenlänge ist ; die Verdunstung eines solchen Teilchens wurde als Quelle leichter Elemente in einem expandierenden stationären Universum erwähnt.

Der Astrophysiker und Kosmologe Ned Wright hat auf Fehler im Modell hingewiesen. Diese ersten Kommentare wurden von den Befürwortern bald widerlegt. Wright und andere Mainstream-Kosmologen, die QSS überprüfen, haben auf neue Mängel und Diskrepanzen mit Beobachtungen hingewiesen, die von Befürwortern unerklärt geblieben sind.

Siehe auch

Anmerkungen und Zitate

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