Teoría del estado estacionario


Teoría del estado estacionario

La Teoría del Estado Estacionario es un modelo cosmológico desarrollado en 1949 por Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle como una alternativa a la Teoría del Big Bang. Aunque el modelo tuvo un gran número de seguidores en la década de los 50, y 60, su popularidad disminuyó notablemente a finales de los 60, con el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas, y se considera desde entonces como cosmología alternativa.

De acuerdo con la teoría del estado estacionario, la disminución de la densidad que produce el Universo al expandirse se compensa con una creación continua de materia. Debido a que se necesita poca materia para igualar la densidad del Universo (2 átomos de hidrógeno por cada m³ por cada 1.000 millones de años), esta Teoría no se ha podido demostrar directamente. La teoría del estado estacionario surge de la aplicación del llamado principio cosmológico perfecto, el cual sostiene que para cualquier observador el universo debe parecer el mismo en cualquier lugar del espacio. La versión perfecta de este principio incluye el tiempo como variable por lo cual el universo no solamente presenta el mismo aspecto desde cualquier punto sino también en cualquier instante de tiempo siendo sus propiedades generales constantes tanto en el espacio como en el tiempo.

Los problemas con esta teoría comenzaron a surgir a finales de los años 60, cuando las evidencias observacionales empezaron a mostrar que, de hecho, el Universo estaba cambiando: se encontraron quásares sólo a grandes distancias, no en las galaxias más cercanas. La prueba definitiva vino con el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas en 1965, pues en un modelo estacionario, el universo ha sido siempre igual y no hay razón para que se produzca una radiación de fondo con características térmicas. Buscar una explicación requiere la existencia de partículas de longitud milímetrica en el medio intergaláctico que absorba la radiación producida por fuentes galácticas extremadamente luminosas, una hipótesis demasiado forzada.

Contenido

Autores modernos

Uno de los astrónomos más destacados que no creen en la Teoría del Big Bang es el indio Jayant Narlikar.[1] A pesar del fracaso de la teoría en explicar la estructura del universo sus proponentes utilizaron aspectos de ésta para profundizar en el origen de la materia y los elementos realizando importantes descubrimientos en el campo de la nucleosíntesis estelar de elementos pesados de una mayor valoracion suprainterior del coeficiente invertido.

Otro científico que conserva algunas características del Estado Estacionario tradicional es C. Johan Masreliez (1999) con su Expansión cósmica en escala.[2]

En 2006 unos investigadores de Penn State University dirigidos por Abhay Ashtekar calcularon qué es lo que podría haber pasado "antes" del Big Bang usando ciertos cálculos en gravedad cuántica. Según estos autores la Relatividad General puede usarse hasta poco después del Big Bang, pero se pueden hacer unas modificaciones cuánticas de las ecuaciones de Einstein de esta teoría y usarlas para desarrollar un modelo que traza una ruta hasta un Universo similar al nuestro antes del Big Bang. Los resultados fueron publicados en Physical Review Letters. Según este modelo, antes del Big Bang había un Universo en contracción con una geometría del espacio tiempo similar a la nuestra. Las fuerzas gravitatorias habrían previamente contraído ese Universo hasta alcanzar el punto en el que las propiedades cuánticas del espacio tiempo hacen que la gravedad se torne repulsiva en lugar de atractiva, produciendo una expansión que sería nuestro Big Bang.[3]

A comienzos de 2007 un nuevo modelo cosmológico demostró que el Universo puede expandirse y contraerse sin fin, proporcionando un rival a las teorías del Big Bang y resolviendo un espinoso problema de la física moderna, de acuerdo con los físicos de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, haciendo posible la teoría de un Universo que siempre existió.[4]

David Crawford, de la Universidad de Sídney, con su Curvature cosmology,[5] presentó en 2010 algunas teorías que podrían respaldar el modelo estacionario.[6]

Wun-Yi Shu, publicó el 11 de julio de 2010 un estudio titulado “Cosmological Models with No Big Bang" sobre universo estacionario.[7] [8]

Las teorías de Masreliez y Crawford son controvertibles, ya que producen ambos una luz cansada como explicación del corrimiento al rojo aunque causan también dilatación del tiempo. Obviamente, abandonar la idea del Big Bang es algo que los cosmólogos harán sólo si hay fuertes pruebas en contra.

En noviembre de 2010, el físico teórico Roger Penrose afirmó haber atisbado partes de un universo antes del Big Bang. Según Penrose, patrones circulares dentro del fondo de microondas cósmico sugieren que el espacio y el tiempo no empezaron a existir en el Big Bang sino que nuestro universo está, de hecho, en un ciclo continuo a lo largo de una serie de “eones”.[9]

En abril de 2011, un nuevo estudio, recién publicado en ArXiv.org sostiene que, si realmente vivimos en un Universo cíclico, que se expande y se contrae periodicamente, entonces algunos agujeros negros podrían sobrevivir de un rebote a otro, llevando consigo una valiosa información sobre etapas muy anteriores al Big Bang.[10]

Formulación matemática

El modelo del estado estacionario puede ser encabido en el contexto de la teoría de la relatividad general modelizado un espacio-tiempo de tipo De Sitter, en el que la materia se mueve a lo largo de geodésicas temporales. Aunque Bondi y Gold (1948) no lograron formular las ecuaciones de este modelo explícitamente Pirani (1955) y Hoyle y Narlikar (1964) concluyeron que la métrica de este espacio-tiempo es una solución exacta de las ecuaciones de campo de Einstein sin constante cosmológica en las que además de materia ordinara se introduce un campo escalar con densidad de energía negativa que daría cuenta de la creación continua de materia necesaria para mantener el estado estacionario.

La métrica de este espacio tiempo se puede representar como:

g = -c^2dt\otimes dt + e^{2t/\alpha}
\left( dx\otimes dx + dy\otimes dy + dz\otimes dz \right)

Donde α > 0 da la velocidad de expansión y de hecho está relacionada con el inverso de la constante de Hubble.

Referencias

Bibliografía

Enlaces externos

Véase también


Wikimedia foundation. 2010.

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