¿Qué es la teoría del estado estacionario en cosmología?

Teoría del estado estacionario Fue una teoría propuesta en la cosmología del siglo XX para explicar la evidencia de que el universo se estaba expandiendo, pero aún conserva la idea central de que el universo siempre se ve igual y, por lo tanto, no cambia en la práctica y no tiene principio ni fin. Esta idea ha sido desacreditada en gran medida debido a la evidencia astronómica que sugiere que el universo, de hecho, está cambiando con el tiempo..

Antecedentes y desarrollo de la teoría del estado estacionario

Cuando Einstein creó su teoría de la relatividad general, el análisis inicial mostró que creó un universo que era inestable (expandiéndose o contrayéndose) en lugar del universo estático que siempre se había asumido. Einstein también sostuvo esta suposición sobre un universo estático, por lo que introdujo un término en sus ecuaciones generales de campo de relatividad llamado constante cosmológica. Esto sirvió para mantener el universo en un estado estático. Sin embargo, cuando Edwin Hubble descubrió evidencia de que las galaxias distantes, de hecho, se expandían lejos de la Tierra en todas las direcciones, los científicos (incluido Einstein) se dieron cuenta de que el universo no parecía ser estático y el término fue eliminado.

La teoría del estado estacionario fue propuesta por primera vez por Sir James Jeans en la década de 1920, pero realmente recibió un impulso en 1948 cuando fue reformulada por Fred Hoyle, Thomas Gold y Hermann Bondi. Hay una historia dudosa de que se les ocurrió la teoría después de ver la película "Dead of Night", que termina exactamente como comenzó.

Hoyle se convirtió particularmente en un importante defensor de la teoría, especialmente en oposición a la teoría del Big Bang. De hecho, en una transmisión de radio británica, Hoyle acuñó el término "big bang" de manera algo burlona para explicar la teoría opuesta..

En su libro "Mundos paralelos", el físico Michio Kaku proporciona una justificación razonable de la dedicación de Hoyle al modelo de estado estacionario y la oposición al modelo del big bang:

Un defecto en la teoría [del big bang] era que el Hubble, debido a errores en la medición de la luz de galaxias distantes, había calculado mal la edad del universo en 1.800 millones de años. Los geólogos afirmaron que la Tierra y el sistema solar tenían probablemente miles de millones de años. ¿Cómo podría el universo ser más joven que sus planetas??

En su libro "Universo sin fin: más allá del Big Bang", los cosmólogos Paul J. Steinhardt y Neil Turok simpatizan un poco menos con la postura y las motivaciones de Hoyle:

Hoyle, en particular, consideró que el Big Bang era aborrecible porque era vehementemente antirreligioso y pensaba que la imagen cosmológica era muy poco clara respecto del relato bíblico. Para evitar la explosión, él y sus colaboradores estaban dispuestos a contemplar la idea de que la materia y la radiación se creaban continuamente en todo el universo de tal manera que la densidad y la temperatura se mantuvieran constantes a medida que el universo se expande. Esta imagen de estado estable fue la última posición para los defensores del concepto de universo inmutable, lo que desencadenó una batalla de tres décadas con los defensores del modelo de Big Bang.

Como indican estas citas, el objetivo principal de la teoría del estado estacionario era explicar la expansión del universo sin tener que decir que el universo en su conjunto se ve diferente en diferentes momentos. Si el universo en cualquier momento dado se ve básicamente igual, no hay necesidad de asumir un principio o un final. Esto se conoce generalmente como el principio cosmológico perfecto. La forma principal en que Hoyle (y otros) pudo retener este principio fue proponiendo una situación mientras el universo se expandía, se creaban nuevas partículas. Nuevamente, como lo presentó Kaku:

En este modelo, partes del universo se expandían de hecho, pero constantemente se creaba nueva materia de la nada, de modo que la densidad del universo permanecía igual ... Para Hoyle, parecía ilógico que un cataclismo ardiente pudiera aparecer de la nada. enviar galaxias precipitándose en todas las direcciones; él prefería la creación suave de masa de la nada. En otras palabras, el universo era atemporal. No tuvo final ni principio. Solo era.

Desaprobar la teoría del estado estacionario

La evidencia contra la teoría del estado estacionario creció a medida que se detectaba nueva evidencia astronómica. Por ejemplo, ciertas características de las galaxias distantes (como los quásares y las radiogalaxias) no se vieron en las galaxias más cercanas. Esto tiene sentido en la teoría del Big Bang, donde las galaxias distantes en realidad representan galaxias "más jóvenes" y las galaxias más cercanas son más antiguas, pero la teoría del estado estacionario no tiene una forma real de explicar esta diferencia. De hecho, es precisamente el tipo de diferencia que la teoría fue diseñada para evitar.

El último "clavo en el ataúd" de la cosmología en estado estacionario, sin embargo, provino del descubrimiento de la radiación cosmológica de fondo de microondas, que se había predicho como parte de la teoría del Big Bang, pero no tenía absolutamente ninguna razón para existir dentro del estado estacionario. teoría.

En 1972, Steven Weinberg dijo de la evidencia que se opone a la cosmología en estado estacionario:

En cierto sentido, el desacuerdo es un crédito para el modelo; solo entre todas las cosmologías, el modelo de estado estacionario hace predicciones tan definitivas que puede ser refutado incluso con la evidencia de observación limitada a nuestra disposición.

Teoría del estado cuasi-estable

Sigue habiendo algunos científicos que exploran la teoría del estado estacionario en forma de teoría del estado casi estacionario. No es ampliamente aceptado entre los científicos y se han formulado muchas críticas que no se han abordado adecuadamente.