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宇宙論において、定常宇宙モデル（または定常宇宙理論）はビッグバン理論の代替案として提唱された。定常宇宙モデルでは、膨張する宇宙における物質の密度は、物質の継続的な生成によって変化しない。したがって、観測可能な宇宙はどの時間、どの場所においても常に同じであるという完全宇宙原理に合致する。空間が膨張しない静的宇宙も完全宇宙原理に従うが、空間膨張と矛盾しない天文観測結果を説明することはできない。
1940年代から1960年代にかけて、天体物理学界はビッグバン理論の支持者と定常宇宙論の支持者に分かれていました。現在、定常宇宙論モデルはほとんどの宇宙論学者、天体物理学者、天文学者によって否定されています。[ 1 ]観測証拠は、宇宙の年齢が 有限である高温ビッグバン宇宙論を示唆しており、これは定常宇宙論モデルでは予測できません。[ 2 ]
宇宙の膨張は、もともとエドウィン・ハッブルの観測によって明らかになった。理論計算によっても、アルバート・アインシュタイン（1917年）が提唱した静的な宇宙モデルは不安定であることが示された。ジョルジュ・ルメートル神父が最初に提唱した現代のビッグバン理論は、宇宙が有限の年齢を持ち、冷却、膨張、そして重力崩壊による構造形成を経て時間とともに進化してきたという理論である。
一方、定常宇宙論モデルでは、宇宙は膨張しているものの、時間の経過とともにその外観は変化しない（完全な宇宙論原理）とされています。このモデルでは、宇宙には始まりも終わりもありません。そのため、宇宙の密度が低下しないように、物質が継続的に生成される必要がありました。定常宇宙論に関する影響力のある論文は、 1948年にヘルマン・ボンディ、トーマス・ゴールド、フレッド・ホイルによって発表されました。 [ 3 ] [ 4 ]同様のモデルは、それ以前にウィリアム・ダンカン・マクミランらによって提案されていました。[ 5 ]
アルバート・アインシュタインは、ホイル、ボンディ、ゴールドよりも何年も前の1931年の原稿に示されているように、膨張宇宙の定常状態モデルを検討したが、その考えを放棄した。[ 6 ]
定常宇宙モデルの問題点は1950年代から1960年代にかけて顕在化し始めた。観測結果は宇宙が変化しているという考えを裏付けていた。明るい電波源（クエーサーや電波銀河）は遠方の銀河でのみ発見され（したがって、光速が天文学に及ぼす影響から、遠い過去にしか存在できなかったと考えられる）、近距離の銀河では発見されなかった。ビッグバン理論は同様のことを予測していたが、定常宇宙モデルは、そのような天体は我々の銀河系近傍を含め、宇宙全体に存在すると予測していた。1961年までに、電波源調査に基づく統計的検定[ 7 ]は、定常宇宙モデルに反する強力な証拠を提供した。ハルトン・アープのような一部の支持者は、電波データは疑わしいと主張した[ 1 ]： 384
ゴールドとホイル（1959）[ 8 ] は、新たに生成された物質は宇宙の平均密度よりも密度の高い領域に存在すると考えました。この物質は周囲の領域よりも速く放射して冷却され、圧力勾配が生じます。この勾配によって物質が過密領域に押し込まれ、熱不安定性が生じ、大量のプラズマが放出されます。しかし、グールドとバービッジ（1963）[ 9 ]は、そのようなプラズマから放出される 熱制動放射が観測されたX線の量を超えることに気づきました。したがって、定常宇宙論モデルでは、熱不安定性は銀河サイズの質量の形成には重要ではないようです。[ 10 ]
1964年、ビッグバン理論の予測通り、宇宙マイクロ波背景放射が発見されました。定常状態モデルは、マイクロ波背景放射を、銀河の塵によって散乱された古代の星からの光として説明しようと試みました。しかし、宇宙マイクロ波背景放射のレベルはあらゆる方向で非常に均一であるため、多数の点源によってどのように生成されたのかを説明するのは困難であり、また、マイクロ波背景放射は散乱の特徴である偏光を示しません。さらに、そのスペクトルは理想的な黒体のスペクトルに非常に近いため、異なる温度と異なる赤方偏移にある多数の塵の塊からの寄与の重ね合わせによって形成されたとは考えにくいのです。スティーブン・ワインバーグは1972年に次のように書いています。
「定常宇宙モデルは、観測されたd L対zの関係やソース数と一致しないようです... ある意味では、この不一致はモデルの功績と言えます。すべての宇宙論の中で、定常宇宙モデルだけが、限られた観測証拠でも反証できるほど明確な予測を行っています。定常宇宙モデルは非常に魅力的であるため、その支持者の多くは、観測が改善されるにつれて、それに反する証拠がいずれ消えるだろうという希望をまだ持っています。しかし、宇宙マイクロ波放射が本当に黒体放射であるならば、宇宙がより高温で高密度の初期段階から進化してきたことを疑うのは難しいでしょう。」[ 11 ]
この発見以来、ビッグバン理論は宇宙の起源を最もよく説明する理論と考えられてきた。ほとんどの天体物理学の出版物では、ビッグバンは暗黙のうちに受け入れられており、より完全な理論の基礎として用いられている。[ 12 ]：388
準定常宇宙論 (QSS) は、1993 年に Fred Hoyle、Geoffrey Burbidge、およびJayant V. Narlikarによって、最初の提案では説明できなかった追加の特徴を説明することを目的とした定常宇宙論の新しい形態として提案されました。このモデルは、宇宙内で時間とともに発生する創造のポケットを示唆しており、ミニバン、ミニ創造イベント、または小さなバンと呼ばれることもあります。[ 13 ]加速膨張する宇宙の観測後、モデルはさらに修正されました。[ 14 ]プランク粒子は、シュワルツシルト半径がコンプトン波長とほぼ同じである仮想的なブラックホールです。このような粒子の蒸発は、膨張する定常宇宙における軽元素の源として想定されています。[ 15 ]
天体物理学者で宇宙論学者のネッド・ライトは、このモデルの欠陥を指摘した。[ 16 ]これらの最初のコメントはすぐに支持者によって反論された。[ 17 ]ライトと他の主流の宇宙論学者は、QSSをレビューし、支持者によって説明されていない新たな欠陥や観測との矛盾を指摘した。[ 18 ]
[定常状態理論家の考えは今日ではほぼ否定されている...]
「宇宙全体が今日と本質的に異なることはこれまでも、そしてこれからもない」と否定した。