Qual è la luce stanca?
La teoria della luce stanca cerca di fornire una spiegazione alternativa per il redshift visto in galassie lontane, che è convenzionalmente spiegata dall'espansione dell'universo. Secondo questa teoria, l'energia trasportata dai fotoni di luce è in qualche modo gradualmente dissipata mentre viaggiano attraverso lo spazio, con conseguente aumento della lunghezza d'onda, in modo che la luce sia spostata verso la lunghezza d'onda più lunga, meno energetica, estremità rossa dello spettro. La teoria del Big Bang dell'universo spiega questo redshift come dovuto all'effetto Doppler. L'ipotesi della luce stanca, al contrario, è compatibile con i modelli a stato stazionario dell'universo. Si può sostenere che questa spiegazione per Redshift non è stata completamente smentita, ma la stragrande maggioranza di astronomi e cosmologi favorisce la teoria del big bang, in quanto spiega ordinatamente una serie di osservazioni che causano seri problemi al modello di luce stanca.
La teoria è stata proposta per la primache i turni rossi delle galassie aumentarono con la distanza. Il processo attraverso il quale l'energia della luce viene dissipata su grandi distanze è, tuttavia, problematico. Il processo più ovvio - l'interazione della luce con le particelle nello spazio - è stato rapidamente respinto dallo stesso Zwicky, poiché ciò comporterebbe la dispersione della luce, che a sua volta renderebbe le immagini di galassie distanti fuzzy o sfocate. Le osservazioni di galassie distanti non mostrano questa sfocatura. Zwicky ha favorito una spiegazione alternativa che coinvolge la luce influenzata dalla gravità, ma questa idea rimane essenzialmente speculativa.
Ci sono una serie di altri problemi con la teoria della luce stanca, uno dei quali riguarda la luminosità percepita delle galassie. Per due galassie simili a distanze molto diverse, in un universo statico, la luminosità della superficie calcolata - basata sulla quantità di luce che le galassie emettono effettivamente diviseDalle aree del cielo occupano quando osservate dalla terra - dovrebbero essere più o meno lo stesso. Questo perché la quantità di luce che raggiunge noi e l'area della galassia - come si vede dalla Terra - diminuisce con la distanza alla stessa velocità. La luminosità superficiale osservata delle galassie sarebbe ridotta dallo spostamento verso il rosso; Tuttavia, le osservazioni mostrano una riduzione molto maggiore della luminosità di quanto possa essere spiegata dal solo redshift. Questo può anche essere spiegato da un universo in espansione, in cui la galassia più lontana si sta ritirando a un ritmo più veloce. Apparentemente non è una cosa stabilita, e non è un punto cruciale per l'argomento.
Un altro problema con la teoria è che non spiega il modello di emissione della luce nel tempo mostrato dagli eventi di Supernova. Il tempo impiegato per la luce da una supernova che sbiadi, come si vede dalla terra, aumenta con la distanza della supernova. Ciò è coerente con un universo in espansione, in cui gli effetti di dilatazione del tempo dovuti alla relatività speciale bECOME più significativo con l'aumento della distanza e una recessione più rapida.
Una delle prove più forti per la teoria del Big Bang è la radiazione cosmica a microonde (CMB), scoperta nel 1956. La teoria della luce stanca può spiegare questa radiazione di sfondo come la luce stellare che ha perso energia nel tempo fino al momento in cui è stata spostata verso il basso sulla lunghezza d'onda del microonde, ma la teoria non spiega lo spettro delle radiazioni. In entrambe le teorie, il numero di fotoni rimane lo stesso, ma nella teoria della luce stanca sono distribuiti sullo stesso volume di spazio, mentre in un universo in espansione, i fotoni sono stati diluiti in uno spazio in espansione. Questi scenari contrastanti portano a diversi spettri per il CMB. Lo spettro CMB osservato è coerente con la teoria del big bang.
A parte le principali obiezioni sopra descritte, ci sono una serie di altri problemi per l'universo non espansione implicito dalla teoria della luce stanca. Questi includono il par di OlbersAdox, le proporzioni di elementi chimici visti oggi nell'universo e una prova abbondante che l'universo è cambiato nel tempo. I sostenitori hanno tentato di fornire risposte - coerenti con un modello di luce stanca in qualche forma - a tutte queste obiezioni, ma la maggior parte degli scienziati nei settori dell'astrofisica e della cosmologia considera la teoria come appartenente alla fisica marginale.