Advertencia: por favor, considere esta pregunta motivada por la curiosidad histórica o como un ejercicio de construcción de modelos. Creo que esto no puede considerarse física no convencional, ya que fue muy convencional en el pasado.
Los resúmenes históricos de la teoría del Big Bang caliente generalmente se concentran en su rival del estado estacionario: la teoría de Fred Hoyle en la que el Universo se expandía pero esencialmente permaneció igual debido a la creación de energía en el espacio que equilibró localmente la expansión.
Pero a menudo pienso en otra idea ingenuamente más plausible de Lemaître: el "huevo primitivo" o la teoría del Big Bang frío. He leído que fue refutado el descubrimiento de BAO (oscilaciones bariónicas acústicas) de mi WMAP, pero esto me parece extraño porque mi comprensión de esta idea es que sería indistinguible de la cosmología estándar moderna.
Como sabemos, el Universo se está expandiendo, por lo que en el pasado era más pequeño. Pero en lugar de ser más caliente, podría haber sido un estado similar a una estrella de neutrones muy frío y denso que luego se expandió y calentó por la descomposición nuclear de los neutrones. Al final, el Universo alcanzará el estado de equilibrio tal como lo conocemos y se fusionará a la perfección con la historia de la cosmología estándar, dejando pequeñas cantidades de bariones en comparación con electrones de luz, neutrinos y fotones sin masa.
Veo las siguientes características atractivas de esta idea:
Realmente no tenemos pruebas de que la temperatura del Universo haya estado alguna vez por encima (el número proviene de la nucleosíntesis primordial ya que no conocemos otra forma de producir elementos a partir de protones y neutrones)
Esta imagen tiene una asimetría natural entre materia y antimateria: los neutrones están en todas partes y no hay antineutrones.
La energía de enlace del neutrón es pequeña, por lo que las desintegraciones aumentarán lentamente la temperatura, mientras que la naturaleza no relativista del sistema controlará la velocidad de expansión como
¿Cuál es la descripción original de esta teoría por Lemaître y sus contemporáneos?
¿Este estado de neutrones fríos será estable frente al colapso? ¿Qué tan denso debe ser?
¿Es posible alcanzar temperatura y equilibrio?
¿Cuáles serían las diferencias observables de esta imagen, es decir, por qué fue refutada?
He respondido las preguntas que puedo a continuación.
...el astrónomo belga Georges Lemaitre (1894-1966), quien también fue ordenado sacerdote, publicó de forma independiente soluciones similares [a las de Aleksandr Friedmann] a las ecuaciones de Einstein en 1927... esto [y el descubrimiento del corrimiento al rojo] implica una principio del universo - un concepto... Lemaitre abrazó de todo corazón. Lemaitre desarrolló la idea de lo que llamó el Átomo Primordial (o, a veces, el Huevo Cósmico), en el que toda la materia del universo estaba originalmente en un solo bulto, como un núcleo superatómico, que luego explotó y se fragmentó, como una fisión colosal. bomba.
Las búsquedas exhaustivas de partículas de materia oscura hasta ahora no han mostrado una detección consensuada; la energía oscura puede ser casi imposible de detectar en un laboratorio, y su valor es anormalmente pequeño en comparación con las predicciones teóricas ingenuas.
La comparación del modelo con las observaciones es muy exitosa en escalas grandes (más grandes que las galaxias, hasta el horizonte observable), pero puede tener algunos problemas en escalas subgalaxicas, posiblemente prediciendo demasiadas galaxias enanas y demasiada materia oscura en las regiones más internas. de galaxias Estas escalas pequeñas son más difíciles de resolver en simulaciones por computadora, por lo que aún no está claro si el problema son las simulaciones, las propiedades no estándar de la materia oscura o un error más radical en el modelo.
Lemaitre era a la vez sacerdote y científico, y su "átomo primigenio" o "huevo cósmico", del que habría surgido un "universo emergente", coincidió con la idea aristotélica de que el tiempo mismo no tenía comienzo (que había sido adoptada por Roman catolicismo alrededor de 1215 dC) dentro de esa visión dinámica del universo que prevalece actualmente.
El origen religioso de ese modelo cosmológico se remonta, en la filosofía hindú, al menos hasta el año 1200 a. C., por lo que el comentario de Einstein de 1927 citado con frecuencia a Lemaitre (que sus matemáticas eran excelentes pero sus conocimientos físicos eran "abominables") puede han sido un poco duros.
Sin embargo, Alexander Vilenkin y Audrey Mithani pudieron, en 2012, producir un artículo, visible en https://arxiv.org/abs/1204.4658, que mostró que, aunque un "átomo primigenio" (o potencial Big Bang) rastreable a lo largo de toda la eternidad pasada habría permanecido estable bajo perturbaciones clásicas, habría estado sujeto a perturbaciones cuánticas y, en consecuencia, "probablemente" no han llegado al presente. Como los neutrones son cuantos, creo que esto responde a la subpregunta n. ° 2 del OP, aunque la respuesta de Vilenkin es explícitamente probabilística y no categórica, y las fuentes que cita directamente (a las que actualmente no tengo acceso) no incluyen a Lemaitre. También especifica que está usando las ecuaciones "geodésicas" de la Relatividad General (que difieren de las ecuaciones "autoparalelas" de la Teoría de Einstein-Cartan, desarrollada poco después del descubrimiento del espín de las partículas).
Ninguna de las dos publicaciones en el elemento de Wikipedia "Cold big bang", al que se refiere el OP, citó a Lemaitre en absoluto. La referencia de Gribbin a una gran explosión nuclear (citada en la respuesta de Heather) reflejó un cambio en los puntos de vista cosmológicos de Lemaitre que ocurrió a fines de 1931, que el comentarista Luminet describe como el "año milagroso" del sacerdote. Como señaló John Rennie, el Big Bang no ocurrió en un punto: lo que más se parece a una explosión es, en lo que quizás sea la cosmología más estándar en este momento (inflación cósmica basada en campos), solo la temperatura de la explosión. (Esa temperatura es, en la versión de inflación que se basa en un campo escalar hipotético, el resultado del hipotético "inflatón" partículas que se convierten en fotones a medida que la tasa de expansión cae por debajo de los niveles que habían estado aumentando casi exponencialmente). Entonces, a pesar de compartir una cualidad común (calor), el "huevo cósmico" imaginado por Lemaitre no es lo mismo que el post-"Bang " bola de fuego inflacionaria; además, si existe de alguna manera, Luminet considera que tendría un tamaño de "varias unidades astronómicas", que es mucho más grande que esa "falsa burbuja de vacío" que generalmente se representa como el inicio de la inflación basada en el campo.
Leí el artículo de noviembre de 1931 de Lemaitre "L'expansion de l'espace" (disponible a través de la NASA, pero solo en francés) que presenta la idea del átomo primigenio, y no hace ninguna referencia a ninguna temperatura específica, entonces, al menos en relación con el título de las preguntas, la subpregunta n. ° 3 del OP (sobre si es posible alcanzar "temperaturas y equilibrio de 10 MEV") sigue sin respuesta. (El documento incluía una descripción puramente verbal de las nebulosas que pierden el equilibrio "en el tiempo", al tiempo que especificaba que tal pasaje no ocurriría necesariamente "en el espacio".) Un ping que solicita aclaración, enviado hace aproximadamente una semana, no ha recibido ninguna respuesta. respuesta, así que la eliminé de mis comentarios públicos.
Juan Rennie
Juan Rennie
andrii magalich
Juan Rennie
andrii magalich
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