Teoría del estado estacionario

Teoría del estado estacionario

La teoría del estado estacionario es una teoría cosmológica propuesta a mediados del siglo XX, para dar cuenta de ciertos problemas cosmológicos. 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 mantener constante la densidad del Universo mientras este se expande (un protón al año en cada Km³ del Universo), esta hipótesis 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 la 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. El origen del universo estacionario se remonta al infinito hacia el pasado con un ritmo de expansión exponencial. El ritmo de expansión tiende a cero cuando el tiempo tiende a menos infinito, y tiende a infinito cuando el tiempo tiende a infinito.

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