Universet: Big Bang til nu i 10 lette trin

Denne kunstners indtryk viser galakser på et tidspunkt mindre end en milliard år efter Big Bang, da universet stadig delvist var fyldt med brintåge, der absorberede ultraviolet lys.

Denne kunstners indtryk viser galakser på et tidspunkt mindre end en milliard år efter Big Bang, da universet stadig delvist var fyldt med brintåge, der absorberede ultraviolet lys. (Billedkredit: ESO / M. Kornmesser)



Introduktion

Denne ekstremt fjerne protoklus repræsenterer en gruppe galakser, der dannes meget tidligt i universet, cirka en milliard år efter Big Bang.



Subaru/ P. Capak (SSC/ Caltech)

Den bredt accepterede teori for vores universs oprindelse og udvikling er Big Bang -modellen, der siger, at universet begyndte som et utroligt varmt, tæt punkt for cirka 13,7 milliarder år siden. Så hvordan gik universet fra at være brøkdele af en tomme (et par millimeter) på tværs til hvad det er i dag?

Her er en opdeling af Big Bang til nu i 10 letforståelige trin.

Det tog lidt mere end syv dage at skabe universet, som vi kender det i dag. guesswhozoo.com ser på himmelens mysterier i vores serie i otte dele: Kosmos historie og fremtid. Dette er del 3 i den serie.



Trin 1: Sådan startede det hele

NASA/WMAP

NASA/WMAP

Big Bang var ikke en eksplosion i rummet, som teoriens navn måske antyder. I stedet var det udseendet af rummet overalt i universet, har forskere sagt. Ifølge Big Bang -teorien blev universet født som et meget varmt, meget tæt, enkelt punkt i rummet.

Kosmologer er usikre på, hvad der skete før dette øjeblik, men med sofistikerede rummissioner, jordbaserede teleskoper og komplicerede beregninger har forskere arbejdet på at tegne et klarere billede af det tidlige univers og dets dannelse. [Hele historien]

En vigtig del af dette kommer fra observationer af den kosmiske mikrobølgebaggrund, som indeholder efterglød af lys og stråling, der er tilovers fra Big Bang. Denne levning fra Big Bang gennemsyrer universet og er synlig for mikrobølgedetektorer, som gør det muligt for forskere at sammensætte spor af det tidlige univers.

I 2001 lancerede NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) mission for at studere forholdene, som de eksisterede i det tidlige univers ved at måle stråling fra den kosmiske mikrobølge baggrund. Blandt andre opdagelser kunne WMAP bestemme universets alder - cirka 13,7 milliarder år gammel.



Trin 2: Universets første vækstspurt

Hubble opdager 500 galakser i det tidlige univers

NASA, ESA og S. Beckwith (STScI) og HUDF -teamet

Da universet var meget ungt - noget som en hundrededel af en milliarddel af en billioner af en billioner af et sekund (whew!) - gennemgik det en utrolig vækstspurt. Under denne ekspansion, der er kendt som inflation, voksede universet eksponentielt og fordoblet i størrelse mindst 90 gange.

'Universet ekspanderede, og efterhånden som det udvidede sig, blev det køligere og mindre tæt,' siger David Spergel, en teoretisk astrofysiker ved Princeton University i Princeton, N.J., til guesswhozoo.com. [Hele historien]

Efter inflationen fortsatte universet med at vokse, men i en langsommere hastighed. Efterhånden som rummet udvidede, afkøledes universet og dannede stof.



Trin 3: For varmt til at skinne

Astronomer opdager første splitsekund af universet

NASA/WMAP

Lette kemiske elementer blev skabt inden for de første tre minutter efter universets dannelse. Da universet ekspanderede, afkøledes temperaturerne, og protoner og neutroner kolliderede for at danne deuterium, som er en isotop af brint. Meget af dette deuterium kombineres til at lave helium.

I de første 380.000 år efter Big Bang gjorde den intense varme fra universets skabelse det imidlertid væsentligt for varmt til, at lyset kunne skinne. Atomer styrtede sammen med nok kraft til at bryde op i et tæt, uigennemsigtigt plasma af protoner, neutroner og elektroner, der spredte lys som tåge.

Trin 4: Lad der være lys

Nyt Sky -kort kan hjælpe med at afsløre, hvordan universet er dannet

ESA/ LFI & HFI -konsortier

Omkring 380.000 år efter Big Bang afkøles stof nok til, at elektroner kan kombinere med kerner til dannelse af neutrale atomer. Denne fase er kendt som 'rekombination', og absorptionen af ​​frie elektroner fik universet til at blive gennemsigtigt. Det lys, der blev sluppet løs på dette tidspunkt, kan påvises i dag i form af stråling fra den kosmiske mikrobølge -baggrund.

Alligevel blev rekombinationens æra efterfulgt af en periode med mørke, før stjerner og andre lyse genstande blev dannet. [Hele historien]

Trin 5: Opstået fra den kosmiske mørke middelalder

Giant Galaxy Cluster set i det tidlige univers

ESA XMM-Newton/EPIC, LBT/LBC, AIP (J. Kohnert)

Cirka 400 millioner år efter Big Bang begyndte universet at komme ud af sine mørke tider. Denne periode i universets udvikling kaldes re-ioniseringens tidsalder.

Denne dynamiske fase blev antaget at have varet mere end en halv milliard år, men baseret på nye observationer tror forskere, at re-ionisering kan have fundet sted hurtigere end tidligere antaget. [Hele historien]

I løbet af denne tid kollapsede gasklumper nok til at danne de allerførste stjerner og galakser. Det udsendte ultraviolette lys fra disse energiske begivenheder ryddede ud og ødelagde det meste af den omgivende neutrale hydrogengas. Re-ioniseringsprocessen plus rydning af tåget hydrogengas fik universet til at blive transparent for ultraviolet lys for første gang.

Trin 6: Flere stjerner og flere galakser

Dette Hubble -rumteleskopbillede af M15 Globular Cluster -rum omkring 120 lysår. Over 100.000 stjerner udgør denne levning fra de første år af vores galakse, og stjernekuglen fortsætter med at kredser om Mælkevejen

ESA, Hubble, NASA

Astronomer kæmmer universet på udkig efter de fjerneste og ældste galakser for at hjælpe dem med at forstå egenskaberne i det tidlige univers. På samme måde kan astronomer ved at studere den kosmiske mikrobølge -baggrund arbejde baglæns for at sammensætte de begivenheder, der kom før. [Hele historien]

Data fra ældre missioner som WMAP og Cosmic Background Explorer (COBE), der blev lanceret i 1989, og missioner stadig er i drift, som Hubble -rumteleskopet, der blev lanceret i 1990, hjælper alle forskere med at forsøge at løse de mest varige mysterier og besvare mest omdiskuterede spørgsmål i kosmologi.

Trin 7: Fødsel af vores solsystem

Solsystemets planeter som afbildet af en NASA -computerillustration. Baner og størrelser er ikke vist i målestok.

NASA

Vores solsystem anslås at være blevet født lidt efter 9 milliarder år efter Big Bang, hvilket gør det omkring 4,6 milliarder år gammelt. Ifølge de nuværende estimater er solen en af ​​mere end 100 milliarder stjerner i vores Mælkevejs galakse alene og kredser omkring 25.000 lysår fra den galaktiske kerne.

Mange forskere tror, ​​at solen og resten af ​​vores solsystem blev dannet af en kæmpe, roterende sky af gas og støv kendt som soltågen. Da tyngdekraften fik stjernetågen til at kollapse, snurrede den hurtigere og fladede ind i en disk. I denne fase blev det meste af materialet trukket mod midten for at danne solen. [Infographic af solsystemet: indefra og ud]

Trin 8: De usynlige ting i universet

Kolossal kosmisk kollision afslører mystisk mørkt stof

Røntgen: NASA/CXC/CfA/M.Markevitch et al .; Optisk: NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al .; Objektivkort: NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U. Arizona/D.Clowe et al.

I 1960'erne og 1970'erne begyndte astronomer at tænke på, at der kunne være mere masse i universet end det, der er synligt. Vera Rubin, en astronom ved Carnegie Institution i Washington, observerede stjernernes hastigheder forskellige steder i galakser.

Grundlæggende newtonsk fysik indebærer, at stjerner i udkanten af ​​en galakse ville kredser langsommere end stjerner i midten, men Rubin fandt ingen forskel i stjernernes hastigheder længere ude. Faktisk fandt hun ud af, at alle stjerner i en galakse ser ud til at cirkle i midten med mere eller mindre samme hastighed. [Hele historien]

Denne mystiske og usynlige masse blev kendt som mørkt stof. Mørkt stof udledes på grund af den tyngdekraft, det udøver på almindeligt stof. En hypotese siger, at de mystiske ting kan dannes af eksotiske partikler, der ikke interagerer med lys eller almindeligt stof, og derfor har det været så svært at opdage.

Mørkt stof menes at udgøre 23 procent af universet. Til sammenligning er kun 4 procent af universet sammensat af regulært stof, som omfatter stjerner, planeter og mennesker.

Trin 9: Det ekspanderende og accelererende univers

Chubby Galaxy Cluster foreslår, at mørk energi var stærkere længe siden

NASA, ESA, D. Coe (NASA Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, and Space Telescope Science Institute), N. Benitez (Institute of Astrophysics of Andalusia, Spain), T. Broadhurst (University of the Basker Country, Spain) og H. Ford

I 1920'erne gjorde astronomen Edwin Hubble en revolutionær opdagelse om universet. Ved hjælp af et nybygget teleskop ved Mount Wilson -observatoriet i Los Angeles observerede Hubble, at universet ikke er statisk, men snarere udvider sig.

Årtier senere, i 1998, undersøgte det frodige rumteleskop opkaldt efter den berømte astronom, Hubble -rumteleskopet, meget fjerne supernovaer og fandt ud af, at for lang tid siden udvidede universet sig langsommere, end det er i dag. Denne opdagelse var overraskende, fordi man længe troede, at materiens tyngdekraft i universet ville bremse dens ekspansion eller endda få det til at trække sig sammen. [Hele historien]

Mørk energi menes at være den mærkelige kraft, der trækker kosmos fra hinanden ved stadigt stigende hastigheder, men den forbliver uopdaget og indhyllet i mystik. Eksistensen af ​​denne undvigende energi, som menes at udgøre 73 procent af universet, er et af de mest omdiskuterede emner i kosmologi.

Trin 10: Vi mangler stadig at vide mere

Accelererende univers og mørk energi kan være illusioner

NASA

Selvom der er blevet opdaget meget om universets skabelse og udvikling, er der varige spørgsmål, der stadig er ubesvarede. Mørkt stof og mørk energi er fortsat to af de største mysterier, men kosmologer fortsætter med at undersøge universet i håb om bedre at forstå, hvordan det hele begyndte.

Det tog lidt mere end syv dage at skabe universet, som vi kender det i dag. guesswhozoo.com ser på himmelens mysterier i vores serie i otte dele: Kosmos historie og fremtid. Dette er del 3 i den serie.