Meie laienev universum: vanus, ajalugu ja muud faktid

Kosmosepõhine pildistamine võimaldas kosmose visuaalset uurimist kui kunagi varem, näiteks plahvatavad tähed, põrkuvad galaktikad, mustad augud ja palju muud said nähtavaks elektromagnetilise spektri paljudel lainepikkustel Maa atmosfääri kohal.

(Pildi krediit: SRON)



Universum sündis Suure Paugu kui kujuteldamatult kuuma ja tiheda punktiga. Kui universum oli alles 10-3. 4umbes ühe sekundi vanune - see tähendab sajandiku miljardimiljardist triljonist triljonist sekundist vanuses - see koges uskumatut laienemispuhangut, mida tuntakse inflatsioonina, kus kosmos ise laienes valguse kiirusest kiiremini. Selle aja jooksul kahekordistus universumi suurus vähemalt 90 korda, muutudes peaaegu aatomi suurusest golfipalli suuruseks.



Laieneva universumi mõistmiseks vajalik töö pärineb teoreetilise füüsika ja astronoomide otseste vaatluste kombinatsioonist. Kuid mõnel juhul pole astronoomidel õnnestunud näha otseseid tõendeid - näiteks kosmilise mikrolaine taustaga seotud gravitatsioonilainete juhtum, Suure Paugu jäänud kiirgus. Esialgne teade nende lainete leidmise kohta 2014. aastal võeti kiiresti tagasi, pärast seda, kui astronoomid leidsid, et tuvastatud signaali võib seletada Linnutee tolmuga.

NASA andmetel jätkus universumi kasv pärast inflatsiooni, kuid aeglasema kiirusega . Kosmose laienedes universum jahtus ja tekkis aine. Üks sekund pärast Suurt Pauku oli universum täidetud neutronite, prootonite, elektronide, anti-elektronide, footonite ja neutriinodega.



Seotud: Mis on Suure Paugu teooria?

Universumi esimese kolme minuti jooksul sündisid valguselemendid Suure Paugu nukleosünteesina tuntud protsessi käigus. Temperatuur jahtus 100 niljonilt (1032) Kelvin kuni 1 miljard (109) Kelvin ning prootonid ja neutronid põrkasid kokku, et saada deuteerium, isotoop vesinik . Suurem osa deuteeriumist valmistati kokku heelium ja jälgi kogustes liitium genereeriti ka.

Prantsusmaa riikliku kosmoseuuringute keskuse (Center National d'Etudes Spatiales või CNES) andmetel oli universum umbes esimese 380 000 aasta jooksul valguse paistmiseks sisuliselt liiga kuum. Loomissoojus purustas aatomeid piisavalt suure jõuga, et need lõhkuda tihedaks plasmaks, läbipaistmatuks supp prootonitest, neutronitest ja elektronidest see hajus valgus nagu udu.



Ligikaudu 380 000 aastat pärast Suurt Pauku jahtus aine rekombinatsiooni ajastul aatomite moodustamiseks piisavalt, mille tulemuseks oli läbipaistev, elektriliselt neutraalne gaas , NASA andmetel. See seade vabastas Suure Paugu ajal tekkinud esialgse valguse, mis on tänapäeval tuvastatav kosmiline mikrolaine taustkiirgus . Pärast seda punkti langes universum aga pimedusse, kuna tähti ega muid eredaid objekte polnud veel tekkinud.

Umbes 400 miljonit aastat pärast Suurt Pauku hakkas universum ilmuma kosmiline pime aeg reioniseerimise ajastul. Selle aja jooksul, mis kestis enam kui pool miljardit aastat, varisesid gaasikillud piisavalt kokku, moodustades esimesed tähed ja galaktikad, mille energiline ultraviolettvalgus ioniseeris ja hävitas suurema osa neutraalsest vesinikust.

Kuigi universumi laienemine aeglaselt aeglustunud kui universumis olev aine tõmbas end gravitatsiooni kaudu, umbes 5 või 6 miljardit aastat pärast Suurt Pauku , NASA andmetel hakkas salapärane jõud, mida nüüd nimetatakse tumedaks energiaks, kiirendama taas universumi paisumist, mis jätkub tänapäevalgi.



Veidi pärast 9 miljardit aastat pärast Suurt Pauku sündis meie päikesesüsteem.

Suur Pauk

Suur Pauk ei toimunud plahvatusena tavapärasel viisil, kui sellistele asjadele mõeldakse, hoolimata sellest, et selle nime järgi võib koguda. Universum ei laienenud kosmosesse, nagu kosmos ei eksisteerinud enne universumit , NASA andmetel on parem mõelda Suurest Paugust kui kosmose samaaegne ilmumine kõikjale universumis . Universum pole alates Suurest Paugust laienenud ühestki kohast - pigem on ruum ise veninud ja kandnud endaga ainet.

Kuna universum hõlmab oma määratluse järgi kogu ruumi ja aega, nagu me seda teame, ütleb NASA, et see on nii kaugemale Suure Paugu mudelist öelda, millesse universum laieneb või millest sai alguse Suur Pauk. Kuigi on mudeleid, mis nende küsimuste üle spekuleerivad, ei ole ükski neist veel reaalselt testitavaid ennustusi teinud.

2014. aastal teatasid Harvardi-Smithsoni astrofüüsika keskuse teadlased, et leidsid kosmilise mikrolaine taustal nõrga signaali, mis võib olla esimene otsene tõestus gravitatsioonilainete kohta, mida ise peetakse Suure Paugu jaoks „suitsupüstoliks“. Nende leidude üle arutati tuliselt ja astronoomid võtsid peagi oma tulemused tagasi, kui mõistsid, et Linnutee tolm võib nende tulemusi selgitada. salapärane lainetus

Globulaarparv NGC 6397 sisaldab umbes 400 000 tähte ja asub umbes 7200 valgusaasta kaugusel Ara tähtkujus. Hinnanguliselt 13,5 miljardi aasta vanuseks on see tõenäoliselt Galaktika esimeste objektide hulgas, mis tekkisid pärast Suurt Pauku.

Globulaarparv NGC 6397 sisaldab umbes 400 000 tähte ja asub umbes 7200 valgusaasta kaugusel Ara tähtkujus. Hinnanguliselt 13,5 miljardi aasta vanuseks on see tõenäoliselt Galaktika esimeste objektide hulgas, mis tekkisid pärast Suurt Pauku.(Pildi krediit: Euroopa Lõuna vaatluskeskus)

Vanus

Universumi vanuseks hinnatakse praegu umbes 13,8 miljardit aastat, andke või võtke 130 miljonit aastat. Võrdluseks - päikesesüsteem on vaid umbes 4,6 miljardit aastat vana.

See hinnang pärines universumi aine koostise ja energiatiheduse mõõtmisest. See võimaldas teadlastel arvutada, kui kiiresti universum minevikus laienes. Selle teadmisega saaksid nad kella tagasi keerata ja ekstrapoleerida, kui juhtus Suur Pauk . Aeg toona ja praegu on universumi ajastu.

Struktuur

Teadlased arvavad, et universumi esimestel hetkedel ei olnud sellel struktuuri, millest rääkida, kusjuures aine ja energia olid peaaegu ühtlaselt jaotunud. NASA andmetel on väikeste kõikumiste gravitatsiooniline tõmme mateeria tiheduses toona tekkis tänapäeval tohutu võrguline tähtede struktuur ja tühjus. Tihedad piirkonnad tõmbasid gravitatsiooni kaudu üha rohkem ainet sisse ja mida massiivsemaks nad muutusid, seda rohkem said nad gravitatsiooni kaudu endasse tõmmata, moodustades tähti, galaktikad ja suuremad struktuurid, mida tuntakse kui klastrid, superparved, niidid ja seinad , ulatudes tuhandete galaktikate „suurte müüridega” rohkem kui miljard valgusaastat pikkuses. Vähem tihedad piirkonnad ei kasvanud, arenedes näiliselt tühja ruumi alaks, mida nimetatakse tühimikeks.

Sisu

Veel umbes 30 aastat tagasi arvasid astronoomid, et universum on koostatud peaaegu täielikult tavalistest aatomitest või 'barüooniline aine', NASA andmetel. Kuid viimasel ajal on üha rohkem tõendeid selle kohta, et enamus universumi koostisosadest on kujul, mida me ei näe.

Tuleb välja, et aatomid moodustavad universumist vaid 4,6 protsenti. Ülejäänud osas moodustab 23 protsenti tumeaine, mis koosneb tõenäoliselt ühest või mitmest subatomiliste osakeste liigist, mis suhtlevad tavalise ainega väga nõrgalt, ja 72 protsenti koosneb tumedast energiast, mis ilmselt põhjustab kiiret laienemist. universum.

Mis puutub meile tuttavatesse aatomitesse, siis vesinik moodustab umbes 75 protsenti , samas kui heelium moodustab umbes 25 protsenti, raskemad elemendid moodustavad NASA andmetel vaid väikese osa universumi aatomitest.

Kuju

Universumi kuju ja see, kas see on piiratud või lõpmatu, sõltub võitlusest selle paisumiskiiruse ja raskusjõu vahel. Kõnealuse tõmbe tugevus sõltub osaliselt universumi aine tihedusest.

Kui universumi tihedus ületab teatud kriitilise väärtuse, on universum ' suletud 'ja' positiivne kõver 'nagu kera. See tähendab, et algselt paralleelsed valguskiired lähenevad aeglaselt, lõpuks ristuvad ja naasevad oma lähtepunkti, kui universum kestab piisavalt kaua. Kui jah, siis NASA andmetel universum pole lõpmatu, kuid sellel pole lõppu , nagu ka kera pinnal olev ala ei ole lõpmatu, kuid sellel pole algust ega lõppu. Universum lakkab lõpuks laienemast ja hakkab endasse kokku kukkuma, nn 'suur kriis'.

Kui universumi tihedus on sellest kriitilisest tihedusest väiksem, siis on ruumi geomeetria ' lahti 'ja' negatiivselt kõverdatud 'nagu sadula pind. Kui jah, siis pole universumil piire ja tahtmist laieneda igavesti .

Kui universumi tihedus on täpselt võrdne kriitilise tihedusega, siis on universumi geomeetria ' tasane NASA andmetel nullkõverusega nagu paberileht. Kui jah, siis pole universumil piire ja see laieneb igavesti, kuid laienemise kiirus järk -järgult läheneda nullile lõputu aja möödudes . Hiljutised mõõtmised näitavad, et universum on tasane ja ainult 2 -protsendilise veamääraga.

Võimalik, et universumil on üldiselt keerulisem kuju, kuid tundub, et sellel on erinev kumerus. Näiteks universumil võib olla torus või sõõrik .

Laienev universum

1920. aastatel astronoom Edwin hambus avastas universum ei olnud staatiline . Pigem laienes; leid, mis paljastas universumi, sündis ilmselt Suure Paugu ajal.

Pärast seda arvati juba ammu, et aine gravitatsioon universumis on kindel aeglustada universumi laienemist . Siis, 1998 Hubble'i kosmoseteleskoop väga kaugete supernoovade vaatlused näitasid, et kaua aega tagasi paisus universum aeglasemalt kui praegu. Teisisõnu, universumi laienemine ei aeglustunud gravitatsiooni tõttu, vaid hoopis seletamatult kiirenes. Seda kiirenevat laienemist juhtiva tundmatu jõu nimi on tume energia ja see jääb teaduse üheks suurimaks saladuseks.

Täiendavad aruanded demokratija.eu kaastöötajate Nola Taylor Reddi ja Elizabeth Howelli poolt.