Desplazamiento al rojo cuantificado y desafíos a la hipótesis del Big Bang

Un desplazamiento Doppler se define como un cambio de frecuencia de la luz o el sonido cuando un objeto se acerca o se aleja de un observador. Edwin Hubble observó en 1929 que las galaxias parecen alejarse de nosotros en promedio (ver la figura anterior), lo que podría indicar que el universo se está expandiendo, un efecto que se conoció como la Ley de Hubble.

Un aumento en la longitud de onda de la luz debido a que un objeto se aleja se manifiesta como un desplazamiento hacia el extremo rojo del espectro óptico y, por lo tanto, los astrónomos lo denominan «desplazamiento al rojo».

En la cosmología estándar, debido directamente a la Ley de Hubble, también se supone que el desplazamiento al rojo es un indicador de distancia.

La medición de precisión reciente del fondo cósmico de microondas se explica por el modelo estándar como la luz más antigua del universo y otro método (estrella más brillante) vela estándar para apoyar la idea de que la expansión del universo es más rápida de lo que los astrónomos esperaban originalmente, basándose en la comprensión del modelo estándar de las condiciones iniciales y la evolución posterior del universo.

Muchos aspectos de esa evolución no se comprenden por completo. Esto incluye el valor real del parámetro de Hubble, y dado que esta supuesta constante es fundamental para la cosmología estándar, sus defensores se refieren eufemísticamente al prolífico y continuo argumento sobre su valor como la tensión de Hubble. Por otro lado, los cosmólogos alternativos están libres de este innecesario y autoimpuesto enigma.

Corriente al rojo cuantificada

Los científicos alternativos no están de acuerdo con el concepto de expansión del universo, en parte debido a múltiples hallazgos de que los objetos extragalácticos exhiben periodicidad de corrimiento al rojo, también conocida como cuantificación del corrimiento al rojo, que se caracteriza por la tendencia de los objetos distantes, en particular las galaxias y los cuásares, a agruparse alrededor de múltiplos lineales o logarítmicos de algún valor de corrimiento al rojo particular.

En los modelos cosmológicos inflacionarios estándar, el corrimiento al rojo de los cuerpos cosmológicos se atribuye a la expansión del universo, donde un mayor corrimiento al rojo indica una mayor distancia cósmica de la Tierra (Ley de Hubble) y se lo conoce como corrimiento al rojo «cosmológico».

El corrimiento al rojo cuantizado de los objetos cosmológicos indicaría que están físicamente dispuestos en un patrón cuantizado o que existe un mecanismo desconocido para el corrimiento al rojo que no está relacionado con la expansión cósmica y que, en cambio, se denomina «intrínseco» o «no cosmológico».

William G. Tifft observó una periodicidad en los corrimientos al rojo de las galaxias y, según Halton Arp y Geoffrey Burbidge, las disparidades en los corrimientos al rojo de los cuásares se deben a un componente intrínseco que es inherente a un proceso evolutivo.

Observación y corrimiento al rojo anómalo
Desde 1966, algunos científicos han afirmado que el corrimiento al rojo no se debe únicamente a un corrimiento Doppler. Hoyle y Narlikar (1966) observaron una aparente asociación física de cuásares y galaxias, pero con diferentes corrimientos al rojo, como lo ejemplifica un cuásar con z = 2,114 muy cerca del núcleo de la galaxia NGC 7319 con z = 0,022.

Como se señala en nuestro artículo, publicado en Research in Astronomy and Astrophysics, Halton Arp observó muchos casos de pares de este tipo, y hay un caso notable observado directamente por López-Corredoira y Gutiérrez (2004) con dos cuásares que descansan sobre un filamento que conecta dos galaxias: los cuatro objetos tienen diferentes corrimientos al rojo entre sí.

Por otro lado, la cosmología estándar utiliza el efecto de lente gravitacional para explicar la aparente asociación física de pares de cuásares y galaxias, un fenómeno en el que la luz de un objeto de fondo se desvía debido a la gravedad de un objeto intermedio en primer plano con una masa muy grande.

La recientemente observada GNz7q es una galaxia de formación estelar polvorienta de la que aparentemente está emergiendo un cuásar luminoso, una situación que no es consistente con la presencia de un agujero negro central aún joven en una fase menos masiva con un corrimiento al rojo alto.

Se estima que GN-z11 tiene solo 70 millones de años, pero parece ser una galaxia de segunda generación, moderadamente masiva y libre de metales. El JWST ha observado un agujero negro supermasivo 200 millones de años después del Big Bang, lo que plantea la pregunta de cómo este agujero negro supermasivo se formó tan rápidamente justo después del nacimiento del universo. Muchas otras observaciones plantean preguntas fundamentales sobre la formación y evolución tanto de las galaxias como de los cuásares.

Observaciones recientes realizadas por el JWST y otros telescopios violan el principio fundamental de la cosmología estándar de que el universo es, en promedio, homogéneo e isótropo. También violan las predicciones del modelo estándar sobre el alto corrimiento al rojo, la alta luminosidad, la metalicidad y la evolución del carbono en el universo temprano, incluida la presencia de grandes objetos filamentosos, galaxias como la Vía Láctea y una morfología inesperada de objetos tanto con corrimiento al rojo alto como bajo.

Física del corrimiento al rojo cuantizado

La hipótesis de masa variable de Hoyle-Narlikar proporciona un marco en el que los cuásares son expulsados ​​de los núcleos galácticos, comenzando con baja masa y alto corrimiento al rojo, extrayendo energía del sistema circundante y, con el tiempo, aumentando en masa y disminuyendo en corrimiento al rojo, y el corrimiento al rojo está relacionado con la masa en lugar de la distancia.

La dispersión múltiple dinámica es otra teoría que puede explicar los corrimientos al rojo que dependen de las características ambientales. En condiciones de laboratorio, se ha observado un corrimiento al rojo entre dos objetos estacionarios, donde no se espera un corrimiento Doppler debido a las características del medio en el que se realizaron los experimentos.

Conclusión

En este artículo, hemos utilizado un método basado en la descomposición en valores singulares para el análisis de datos. Hemos descrito en nuestro artículo anterior que la descomposición en valores singulares es robusta en comparación con el método estándar de utilizar un periodograma para realizar la estimación de periodicidad en conjuntos de datos ruidosos o cuasiperiódicos.

Hemos analizado varios tipos diferentes de conjuntos de datos de corrimiento al rojo y con cuásares solos, galaxias solas o pares cuásar-galaxia con todos los datos provenientes originalmente del Sloan Digital Sky Survey o del Two-degree Field (2dF). Nuestros análisis muestran que el corrimiento al rojo en ciertos casos incluye un alto componente intrínseco que definitivamente no es de origen cosmológico, en completo contraste con las interpretaciones convencionales de la luminosidad del cuásar y la metalicidad, el tamaño, la estructura y la morfología de las galaxias.

En relación con las observaciones recientes sobre corrimientos al rojo extragalácticos, la cosmología alternativa confirma sus predicciones en casos que de otra manera producirían discrepancias cuando se aplican los preceptos de la cosmología estándar.

Es necesario tener evidencia observacional para validar cualquier modelo. Por lo tanto, los datos de observación, como la periodicidad del corrimiento al rojo de un par galaxia-cuásar, dan lugar a un nuevo desafío en la astronomía observacional para los objetos extragalácticos y la hipótesis del Big Bang.

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Con información de Research in Astronomy and Astrophysics