Kas yra pavargusi šviesa?

Pavargusios šviesos teorija siekia pateikti alternatyvų raudonojo poslinkio, matomo tolimose galaktikose, paaiškinimą, kuris paprastai paaiškinamas visatos plėtimu. Remiantis šia teorija, šviesos fotonų nešama energija kažkaip palaipsniui išsisklaido jiems keliaujant erdvėje, todėl bangos ilgis didėja, todėl šviesa pasislenka link ilgesnio bangos ilgio, mažiau energingo, raudonojo spektro galo. Visatos Didžiojo sprogimo teorija aiškina, kad šis raudonasis poslinkis atsirado dėl Doplerio efekto. Pavargusios šviesos hipotezė, priešingai, suderinama su pastovios būsenos visatos modeliais. Galima teigti, kad šis raudonojo poslinkio paaiškinimas nebuvo visapusiškai paneigtas, tačiau didžioji dauguma astronomų ir kosmologų pritaria didžiojo sprogimo teorijai, nes ji puikiai paaiškina daugybę stebėjimų, kurie sukelia rimtų problemų pavargusio šviesos modeliui.

Pirmą kartą šią teoriją pasiūlė Fritzas Zwicky 1929 m., kai atrado, kad galaktikų raudonieji poslinkiai didėja didėjant atstumui. Tačiau procesas, kurio metu šviesos energija išsisklaido dideliais atstumais, yra problemiškas. Ryškiausią procesą – šviesos sąveiką su erdvėje esančiomis dalelėmis – greitai atmetė pats Zwicky, nes dėl to šviesa išsisklaidytų, o tai savo ruožtu padarytų tolimų galaktikų vaizdus neryškius arba neryškius. Tolimų galaktikų stebėjimai šio neryškumo neparodo. Zwicky pasisakė už alternatyvų paaiškinimą, kai šviesą veikia gravitacija, tačiau ši idėja iš esmės lieka spekuliatyvi.

Yra keletas kitų problemų, susijusių su pavargusios šviesos teorija, viena iš jų susijusi su suvokiamu galaktikų ryškumu. Dviejų panašių galaktikų, esančių labai skirtingais atstumais, statinėje visatoje, apskaičiuotas paviršiaus ryškumas, pagrįstas šviesos kiekiu, kurį galaktikos iš tikrųjų skleidžia, padalijus iš dangaus plotų, kuriuos jos užima stebint iš Žemės, turėtų būti maždaug toks pat. Taip yra todėl, kad mus pasiekiančios šviesos kiekis ir galaktikos plotas, žiūrint iš Žemės, mažėja didėjant atstumui tuo pačiu greičiu. Stebimas galaktikų paviršiaus šviesumas sumažėtų dėl raudonojo poslinkio; tačiau stebėjimai rodo daug didesnį ryškumo sumažėjimą, nei galima paaiškinti vien tik raudonuoju poslinkiu. Tai taip pat galima paaiškinti besiplečiančia visata, kur tolimesnė galaktika tolsta greičiau.

Matyt, tai nėra išspręstas dalykas ir nėra esminis ginčo taškas.

Kita teorijos problema yra ta, kad ji nepaaiškina šviesos spinduliuotės modelio laikui bėgant, kurį rodo supernovos įvykiai. Laikas, per kurį šviesa iš supernovos išnyksta, žiūrint iš Žemės, ilgėja nutolus iki supernovos. Tai atitinka besiplečiančią visatą, kur dėl ypatingo reliatyvumo teorijos atsirandantys laiko išsiplėtimo efektai didėja didėjant atstumui ir spartėjant nuosmukiui.

Vienas iš stipriausių Didžiojo sprogimo teorijos įrodymų yra 1956 m. atrasta kosminio mikrobangų fono (CMB) spinduliuotė. Pavargusios šviesos teorija gali paaiškinti šią foninę spinduliuotę kaip žvaigždžių šviesą, kuri laikui bėgant prarado energiją tiek, kad ji išnyko. raudonasis poslinkis žemyn iki mikrobangų bangos ilgio, tačiau teorija nepaaiškina spinduliuotės spektro. Abiejose teorijose fotonų skaičius išlieka toks pat, tačiau pavargusios šviesos teorijoje jie pasiskirstę tame pačiame erdvės tūryje, o besiplečiančioje visatoje fotonai buvo praskiesti besiplečiančioje erdvėje. Šie kontrastingi scenarijai lemia skirtingus CMB spektrus. Stebėtas CMB spektras atitinka Didžiojo sprogimo teoriją.

Be pagrindinių prieštaravimų, aprašytų aukščiau, yra keletas kitų problemų, susijusių su nesiplečiančia visata, kurią numano pavargusios šviesos teorija. Tai apima Olberso paradoksą, šiandien visatoje matomų cheminių elementų proporcijas ir daugybę įrodymų, kad laikui bėgant visata pasikeitė. Rėmėjai bandė pateikti atsakymus – tam tikra forma atitinkantį pavargusios šviesos modelį – į visus šiuos prieštaravimus, tačiau dauguma astrofizikos ir kosmologijos sričių mokslininkų mano, kad teorija priklauso fizikos pakraščiui.