Teori om stabilt tillstånd

Inflation – nukleosyntes
GWB – Neutrinobakgrund
Kosmisk mikrovågsbakgrund

Rödförskjutning – Hubbles lag
Metrisk expansion av rymden
Friedmann ekvationer
FLRW-metriker

Universums form
Strukturbildning
Galaxibildning
Stora-skalstruktur

Lambda-CDM-modellen
Mörk energi – mörk materia

Kosmologins tidslinje…

Observationell kosmologi
2dF – SDSS
CoBE – BOOMERanG – WMAP

Einstein – Hawking . Friedman – Lemaître – Hubble – Penzias – Wilson – Gamow – Dicke – Zel’dovich – Mather – Smoot

Fysisk kosmologi
Universum – Big Bang Universumets ålder Tidslinje för Big Bang Universums slutliga öde	Första universum	Utvidgande universum	Strukturbildning	Komponenter	Historia	Kosmologiska experiment	Forskare

I kosmologi, Steady State-teorin (även känd som Infinite Universe-teorin eller kontinuerlig skapelse) är en modell som utvecklades 1948 av Fred Hoyle, Thomas Gold, Hermann Bondi och andra som ett alternativ till Big Bang-teorin (vanligtvis känd som den kosmologiska standardmodellen). Enligt den stationära modellen skapas kontinuerligt ny materia i takt med att universum expanderar, så att den perfekta kosmologiska principen följs. Även om modellen hade ett stort antal anhängare bland kosmologer på 1950- och 1960-talen, minskade antalet anhängare markant i slutet av 1960-talet i och med upptäckten av den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen, och idag återstår endast ett mycket litet antal anhängare. Den viktigaste betydelsen av steady-state-modellen är att den som konkurrent till Big Bang var en drivkraft för att generera en del av den viktigaste forskningen inom astrofysiken, varav en stor del i slutändan slutade med att stödja Big Bang-teorin.

Översikt

Bondis, Golds och Hoyles steady-state-teori inspirerades av den cirkelformade handlingen i filmen Dead of Night som de tittade på tillsammans. Teoretiska beräkningar visade att ett statiskt universum var omöjligt enligt den allmänna relativitetsteorin och observationer av Edwin Hubble hade visat att universum expanderade. Teorin om det stabila tillståndet hävdar att även om universum expanderar ändrar det ändå inte sitt utseende över tiden (den perfekta kosmologiska principen); det har ingen början och inget slut.

Teorin kräver att ny materia kontinuerligt måste skapas (mestadels i form av väte) för att hålla materiens genomsnittliga täthet jämn över tiden. Den mängd som krävs är låg och inte direkt påvisbar: ungefär en solmassa av baryoner per kubisk megaparsec per år eller ungefär en väteatom per kubikmeter per miljard år, med ungefär fem gånger så mycket mörk materia. En sådan skapelsehastighet skulle dock orsaka observerbara effekter på kosmologiska skalor.

En estetiskt oattraktiv egenskap hos teorin är att den postulerade spontana bildningen av ny materia förmodligen skulle behöva omfatta deuterium, helium och en liten mängd litium samt vanlig väte, eftersom ingen mekanism för nukleosyntes i stjärnor eller genom andra processer förklarar det observerade överflödet av deuterium och helium-3. (I Big Bang-modellen tillverkas primordialt deuterium direkt efter ”smällen”, innan de första stjärnorna existerar).

Den kaotiska inflationsteorin har många likheter med Steady State-teorin, dock i en mycket större skala än vad som ursprungligen var tänkt.

Problem

Problem med Steady State-teorin började dyka upp i slutet av 1960-talet, när observationer till synes stödde idén att universum faktiskt förändrades: kvasarer och radiogalaxer hittades endast på stora avstånd (dvs, rödförskjutning, och därmed, på grund av ljusets ändliga hastighet, i det förflutna), inte i närmare galaxer. Medan Big Bang-teorin förutspådde detta, förutspådde Steady State att sådana objekt skulle hittas överallt, även nära vår egen galax.

För de flesta kosmologer kom vederläggningen av Steady State-teorin i och med upptäckten av den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen 1965, som förutspåddes av Big Bang-teorin. Stephen Hawking sade att det faktum att mikrovågsstrålning hade hittats, och att man trodde att den var kvar från big bang, var ”den sista spiken i kistan för steady-state-teorin”. Inom Steady State-teorin är denna bakgrundsstrålning resultatet av ljus från gamla stjärnor som har spridits av galaktiskt damm. Denna förklaring har dock inte övertygat de flesta kosmologer eftersom den kosmiska mikrovågsbakgrunden är mycket jämn, vilket gör det svårt att förklara hur den uppstått från punktkällor, och mikrovågsbakgrunden uppvisar inga tecken på egenskaper som polarisering som normalt förknippas med spridning. Dessutom ligger dess spektrum så nära spektrumet hos en ideal svart kropp att det knappast skulle kunna bildas genom en överlagring av bidrag från stoftklumpar vid olika temperaturer samt vid olika rödförskjutningar. Steven Weinberg skrev 1972:

Den stationära modellen tycks inte stämma överens med det observerade förhållandet dL mot z eller med källräkningar … På sätt och vis är oenigheten ett erkännande av modellen; ensam bland alla kosmologier gör steady state-modellen så bestämda förutsägelser att den kan motbevisas även med de begränsade observationella bevis som vi har till vårt förfogande. Modellen är så attraktiv att många av dess anhängare fortfarande hoppas att bevisen mot den kommer att försvinna i takt med att observationerna förbättras. Om den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen … verkligen är svartkroppsstrålning kommer det emellertid att vara svårt att tvivla på att universum har utvecklats från ett varmare och tätare tidigt stadium.

Sedan dess har Big Bang-teorin ansetts vara den bästa beskrivningen av universums ursprung. I de flesta astrofysiska publikationer accepteras big bang underförstått och används som grund för mer fullständiga teorier.

C-fält

Bondi och Gold föreslog ingen mekanism för skapandet av materia som krävs enligt Steady State-teorin, men Hoyle föreslog existensen av vad han kallade ”C-fältet”, där ”C” står för ”Creation”. C-fältet har ett negativt tryck, vilket gör att det kan driva kosmos stadiga expansion, samtidigt som det skapar ny materia och håller den storskaliga materietätheten ungefär konstant; i detta avseende liknar C-fältet det inflatonfält som används i den kosmiska inflationen. Av denna anledning innehåller Hoyles uppfattning om det stabila tillståndet 1948 många egenskaper som senare framkom i både den inflationära kosmologin och det nyligen observerade accelererande universumet, som kan modelleras i termer av en kosmologisk konstant i Einsteins modell av universum.

C-fältet och begreppet universum i kvasistadiet har också vissa likheter med den kaotiska inflationsteorin eller den eviga inflationen som ibland förutsätter ett oändligt universum utan vare sig början eller slut, där inflationen verkar kontinuerligt, på en skala bortom det observerbara universumet, för att skapa materien i kosmos. Både steady state och quasi-steady state hävdar dock att universums skapelsehändelser (nya väteatomer i steady state-fallet) kan observeras i det observerbara universum, medan inflationsteorier inte hävdar att inflationen är en pågående process i det observerbara universum.

Quasi-steady state

Quasi-steady state cosmology (QSS) föreslogs 1993 av Fred Hoyle, Geoffrey Burbidge och Jayant V. Narlikar som en ny version av steady state-idéerna, avsedd att förklara ytterligare egenskaper som det ursprungliga förslaget inte tog hänsyn till. Teorin föreslår fickor av skapande som inträffar med tiden i universum, som ibland kallas minibangs, mini-skapelsehändelser eller little bangs. Efter observationen av ett accelererande universum gjordes ytterligare ändringar av modellen. De vanliga kosmologer som har granskat QSS har påpekat brister och diskrepanser i förhållande till observationer som förespråkarna inte har förklarat.

Se även

• Big Bang-teori
• Mörk materia
• Edwin Hubble
• Quasar

Notiser

• Farmer, Billy L. 1997. Universe Alternatives: Emerging Concepts of Size, Age, Structure, and Behavior, 2nd ed. El Paso, TX: B.L. Farmer. ISBN 0964998343
• Hoyle, Fred, Geoffrey R. Burbidge och Jayant Vishnu Narlikar. 2001. Ett annat förhållningssätt till kosmologin: Från ett statiskt universum genom Big Bang mot verkligheten. Cambridge, UK: Cambridge Univ. Press. ISBN 0521662230
• Hoyle, F., G. Burbidge och J.V. Narlikar. 1993. En kosmologisk modell med kvasibeständigt tillstånd och skapande av materia. The Astrophysical Journal. 410:437-457.
• —. Den grundläggande teorin som ligger till grund för den kosmologiska modellen med kvasibeständigt tillstånd. Proc. R. Soc. A 448:191.
• Mitton, Simon. 2005. Konflikt i kosmos: Fred Hoyle’s Life in Science. Washington, DC: Joseph Henry Press. ISBN 0309093139
• Weinberg, Steven. 1972. Gravitation och kosmologi: Principles and Applications of the General Theory of Relativity. New York: Wiley. ISBN 0471925675

Alla länkar hämtade den 3 januari 2020.

• Hoyle, F., G. Burbidge och J.V. Narlikar. Apr. 1994. Astrophysical deductions from the quasi-steady state cosmology Royal Astronomical Society Monthly Notices 267:1007-1019.
• —. Aug. 1994. ”Erratum: Astrofysical deductions from the quasi-steady state Royal Astronomical Society Monthly Notices 269:1152.
• —. Sep. 1994. Ytterligare astrofysiska kvantiteter som förväntas i ett universum i kvasistadiet Astronomy and Astrophysics 289(3): 729-739. ISSN 0004-6361.
• —. 14 december 1994. Anmärkning till en kommentar av Edward L. Wright Astrofysik. Sammanfattning. 14 december 1994. (arXiv:astro-ph/9412045v1).
• Wright, Edward L. 7 mars 2008. Fel i Steady State- och Quasi-SS-modellerna
• —. Den 20 oktober 1994. Kommentarer till Quasi-Steady-State-kosmologin Astrofysik. Abstract. (arXiv:astro-ph/9410070v1).