Expansió de l'univers

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
L'expansió del'Univers representada per l'inflament d'un pastís amb panses.

L'expansió de l'univers o expansió mètrica de l'espai és l'increment de la distància mètrica (això vol dir mesurada) entre dos objectes distants de l'univers al llarg del temps. Explica com s'expandeix l'univers en el model del Big Bang. La mètrica que descriu formalment el model estàndard del Big Bang rep el nom de Mètrica de Friedman-Lemaître-Robertson-Walker que en l'era actual només és vàlid a grans escales relatives (per sobre dels cúmuls de galàxies). L'expansió és causada en part per la inèrcia i en part per una força de repulsió encara de naturalesa no totalment coneguda però que es pot expressar com una constant cosmològica. La inèrcia dominà l'expansió en la primera part la història de l'univers, i en base al model Lambda-CDM, la costant cosmologica dominarà l'expansió en el futur.

És una expansió intrínseca això vol dir que es defineix per la separació relativa de les parts de l'univers i no pas pel moviment "cap enfora" dins un espai preexistent. En altres paraules: l'univers no s'està expandint cap enllà a res fora d'ell mateix.

La conseqüència immediata de l'expansio de l'univers és que aquest ha estat en el passat més per una fase de més densitat i per tant més calenta com sosté el model del Big Bang.

L'expansió de l'espai és conceptualment diferent d'altres tipus d'expansions i explosions que es poden veure a la natura. L'espai el temps i la distància no són absoluts sinó que s'obtenen a partir d'una mètrica que pot canviar. En la mètrica d'expansió de l'espai, més que no pas objectes en un espai fix allunyant-se cap al buit, és l'espai que conté els objectes el que està canviant. És com si els objectes no es moguessin per ells mateixos, l'espai està "creixent" d'alguna manera entre ells. A més, a diferència de les explosions convencionals, el Big Bang no suposa l'existència d'un centre a partir del qual es produeix l'expansió cap a l'exterior.

Aquesta expansió, i el moviment resultant dels objectes allunyant-se, no està acotat per la velocitat de la llum que resulta de la relativitat especial. És així possible que dos objectes molts distants es moguin un respecte a l'altre a una velocitat més gran que la velocitat de la llum (volent dir que un dels objectes no es pot veure des de l'altre). La mida de l'univers observable podria ser més petit que l'univers sencer.

També és possible que la llum d'una part de l'espai generat prop del principi de l'univers pugui estar encara arribant a localitzacions llunyanes (per això hi ha la radiació de fons de microones còsmiques). Aquests detalls són sovint font de confusió entre aficionats i fins i tot físics professionals.[1] La velocitat de la llum no té un significat particular a escala cosmològica.

Opinions[modifica | modifica el codi]

La interpretació de l'expansió mètrica de l'univers és subjecte de debat en l'actualitat.[2][3][4][5]

La realitat de l'expansió de l'univers no va estar acceptada unànimement per tots els científics. Segons ells aquesta expansió implica que l'univers hauria nascut en el Big Bang i aquest «començament» absolut semblava donar suport a una creació divina incompatible amb el materialisme científic. Per això aquests adversaris de l'expansió de l'univers preferien un model estàtic i etern sense origen.

El 2010 l'univers estàtic es defensava per part de físics com Lorenzo Zaninetti[6] o Dean Mamas[7] pels quals el decalatge cap al vermell no és atribuïble a una expansió de l'espai.

L'opinió prevalent és la de Chodorowski, que afirma que: a diferència de l'expansió del substrat còsmic, l'expansió de l'espai és inobservable.[8]


Observació experimental[modifica | modifica el codi]

L'expansió es tradueix en un augment de la longitud d'ona de la llum emesa per les galàxies és el fenomen de decalatge cap al vermell per l'efecte Doppler en mecànica clàssica. També s'observa un allunyament aparent (recessió) dels objectes astrofísics llunyans segons la Llei de Hubble[9]

L'astrònom Edwin Hubble el 1929 va descobrir aquest efecte[10] seguint als anteriors Vesto Slipher i Georges Lemaître. També les teories d'Albert Einstein hi apuntaven. L'expansió de l'univers és de fet una important verificació de la relativitat general encara que el mateix Albert Einstein no s'adherí mai a l'a teoria de l'expansió de l'univers fins al punt que va proposar una explicació alternativa anomenada "llum cansada" ja abandonada.

El 1998 dos equips d'astrononoms, Supernova Cosmology Project i High-Z supernovae search team respectivament dirigits per Saul Perlmutter i Brian P. Schmidt avisaren d'una possible acceleració de l'expansió de l'univers resultat sorprenent, ja que cap teoria científica li dóna suport. Això implica l'existència de l'anomenada matèria fosca.

Història del descobriment[modifica | modifica el codi]

La descoberta de l'expansió de l'univers data de la primera meitat del segle XX i es va fer en diverses etapes.

A principi del segle XX es van veure objectes difusos amb el telescopi que es van designar sota el terme genèric de nebuloses i d'altra banda es veien galàxies (conjunts d'estrelles exteriors a la Via Làctia) El 1914 Vesto Slipher mostrà que una certa part d'aquestes «nebuloses» presentaven una tendència sistemàtica a allunyar-se. El 1920 un debat científic sobre les nebuloses posà en desacord als astrònoms Harlow Shapley i Heber Doust Curtis, sobre el caràcter extragalàctic de certes nebuloses en particular la Galàxia d'Andròmeda sense arribar a un acord per manca de prou dades. Va ser a partir de 1925 quan Edwin Hubble va observar les cefeides gràcies al telescopi Hooker de 2,5 metres del Mont Wilson. Mitjançant la relació període-lluminositat der Henrietta Leavitt, calculà la distància de moltes nebuloses i provà la seva naturalesa extragalàctica.

Lemaître el 1927 establí que les solucions cosmològiques sortides de la relativitat general són en expansió, i en conseqüència els objectes presenten velocitats d'allunyament proporcionals a les seves distàncies. Anys més tard Hubble establí la Llei de Hubble entre velocitat i recessió de diverses galàxies provant a la llarga el fenomen de l'expansió encara que descobrí el fenomen en brut no va poder interpretar-lo.[11]

Anteriorment, entre 1907 i 1915 Albert Einstein elaborà la teoria de la relativitat general confirmada per les observacions de l'expansió de l'univers.

Notes i referències[modifica | modifica el codi]

  1. Tamara M. Davis and Charles H. Lineweaver, Expanding Confusion: common misconceptions of cosmological horizons and the superluminal expansion of the Universe. astro-ph/0310808
  2. Alan B. Whiting. «The Expansion of Space: Free Particle Motion and the Cosmological Redshift». ArXiv preprint, 2004.
  3. EF Bunn & DW Hogg. «The kinematic origin of the cosmological redshift». ArXiv preprint, 2008.
  4. Yu. V. Baryshev. «Expanding Space: The Root of Conceptual Problems of the Cosmological Physics». Practical Cosmology, vol. 2, 2008, pàg. 20–30.
  5. JA Peacock. «A diatribe on expanding space». ArXiv preprint, 2008.
  6. [enllaç sense format] http://link.aip.org/link/?PHESEM/23/298/1
  7. [enllaç sense format] http://link.aip.org/link/?PHESEM/23/326/1
  8. Michał J. Chodorowski. «A direct consequence of the expansion of space?». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 378, 2007, pàg. 239-244.
  9. Edwin Hubble, A Relation between Distance and Radial Velocity among Extra-Galactic Nebulae, Proceedings of the National Academy of Sciences, 15, 168-173 (1929) En línia.
  10. Stephen Hawking's Universe (en anglès). Basic Books, 1997, p. 75. ISBN 0465081983. 
  11. Voir Jean-Pierre Luminet, L'Invention du Big Bang (2004) ISBN 2020611481, pages 108 et 109


A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Expansió de l'univers Modifica l'enllaç a Wikidata