Bővülő világegyetemünk: kor, történelem és egyéb tények

Az űralapú képalkotás lehetővé tette az űr vizuális felfedezését, mint még soha, például felrobbanó csillagok, ütköző galaxisok, fekete lyukak és még sok más láthatóvá vált az elektromágneses spektrum számos hullámhosszán a Föld légköre felett.

(Kép jóváírása: SRON)



Az univerzum az ősrobbanással született, mint elképzelhetetlenül forró, sűrű pont. Amikor az univerzum még csak 10 éves volt-3. 4egy másodperc körül - vagyis a kor százmilliárdod része, ezermilliárdodrésze ezermilliomod másodperc - hihetetlen expanziós kitörést tapasztalt, amelyet inflációnak neveznek, és amelyben a tér maga is gyorsabban tágult, mint a fénysebesség. Ebben az időszakban a világegyetem mérete legalább 90-szer megduplázódott, szinte szubatomi méretűről golflabda méretűre vált.



A táguló univerzum megértéséhez szükséges munka az elméleti fizika és a csillagászok közvetlen megfigyeléseinek kombinációjából származik. Egyes esetekben azonban a csillagászok nem tudtak közvetlen bizonyítékokat látni - például a kozmikus mikrohullámú háttérhez kapcsolódó gravitációs hullámok esete, az ősrobbanás maradék sugárzása. A 2014 -es hullámok megtalálásáról szóló előzetes bejelentést gyorsan visszavonták, miután a csillagászok megállapították, hogy az észlelt jelet a Tejútrendszerben lévő por magyarázza.

A NASA szerint az infláció után az univerzum növekedése folytatódott, de lassabb ütemben . Ahogy az űr tágult, a világegyetem lehűlt és anyag képződött. Egy másodperccel az ősrobbanás után az univerzum megtelt neutronokkal, protonokkal, elektronokkal, anti-elektronokkal, fotonokkal és neutrínókkal.



Összefüggő: Mi az ősrobbanás elmélete?

Az univerzum első három percében a fényelemek egy Big Bang nukleoszintézis néven ismert folyamat során születtek. A hőmérséklet lehűlt 100 nillióról (1032) Kelvin 1 milliárdra (109) Kelvin, protonok és neutronok ütköztek össze, hogy deutériumot, izotópot kapjanak hidrogén . A deutérium nagy része együttesen készült hélium , és nyomokban lítium is keletkeztek.

A francia Nemzeti Űrkutatási Központ (Centre National d'Etudes Spatiales vagy CNES) szerint az első körülbelül 380 000 évben az univerzum lényegében túl forró volt ahhoz, hogy a fény ragyogjon. A teremtés melege annyi erővel összetörte az atomokat, hogy sűrű plazmává, átlátszatlanná váljanak proton-, neutron- és elektronleves az a ködként szórt fény.



Nagyjából 380 000 évvel az ősrobbanás után az anyag eléggé lehűlt ahhoz, hogy az atomok a rekombináció korszakában kialakulhassanak, ami átlátszó, elektromosan semleges gáz , a NASA szerint. Ez elvesztette az ősrobbanás során keletkezett kezdeti fényvillanást, amely ma úgy tekinthető kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás . Ezt követően azonban a világegyetem sötétségbe borult, mivel még nem képződtek csillagok vagy más fényes tárgyak.

Körülbelül 400 millió évvel az ősrobbanás után az univerzum kezdett kibontakozni a kozmikus sötét korok az újraionizáció korszakában. Ez idő alatt, amely több mint félmilliárd évig tartott, a gázcsomók annyira összeomlottak, hogy létrejöttek az első csillagok és galaxisok, amelyek energikus ultraibolya fénye ionizálta és megsemmisítette a semleges hidrogén nagy részét.

Bár az univerzum tágulása fokozatosan lelassult ahogy az anyag a világegyetemben a gravitáció révén húzta magát, körülbelül 5 vagy 6 milliárd évvel az ősrobbanás után , a NASA szerint egy titokzatos erő, amelyet most sötét energiának neveznek, ismét felgyorsította az univerzum tágulását, ez a jelenség ma is tart.



Kicsit 9 milliárd évvel az ősrobbanás után megszületett Naprendszerünk.

A nagy Bumm

Az ősrobbanás nem robbanásszerűen történt a szokásos módon, amikor az ember ilyen dolgokra gondol, annak ellenére, hogy a nevéből lehet gyűjteni. A világegyetem nem tágult az űrbe, mint pl az űr nem létezett az univerzum előtt , a NASA szerint Ehelyett jobb az ősrobbanásra gondolni a tér egyidejű megjelenése az univerzumban mindenütt . A világegyetem az ősrobbanás óta nem tágult ki egyetlen helyről sem - inkább maga a tér nyúlik, és hordozza magával az anyagot.

Mivel a világegyetem definíciója szerint minden teret és időt magában foglal, ahogy ismerjük, a NASA szerint ez az túl az ősrobbanás mintáján hogy elmondjam, mivé tágul az univerzum, vagy mi okozta az ősrobbanást. Bár vannak modellek, amelyek spekulálnak ezekkel a kérdésekkel kapcsolatban, egyikük sem tett még reálisan tesztelhető jóslatokat.

2014-ben a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ tudósai bejelentették, hogy a kozmikus mikrohullámú háttérben halvány jelet találtak, amely a gravitációs hullámok első közvetlen bizonyítéka lehet, és ők maguk „füstölgő fegyvernek” tekintik az ősrobbanást. Az eredményekről heves viták folytak, és a csillagászok hamarosan visszavonták eredményeiket, amikor rájöttek, hogy a por a Tejútrendszerben megmagyarázhatja eredményeiket. titokzatos hullámzások

Az NGC 6397 gömbhalmaz körülbelül 400 000 csillagot tartalmaz, és mintegy 7200 fényévnyire található az Ara csillagkép déli részén. A becslések szerint 13,5 milliárd éves kora miatt valószínűleg az ősrobbanás után keletkezik a Galaxy első objektumai között.

Az NGC 6397 gömbhalmaz körülbelül 400 000 csillagot tartalmaz, és mintegy 7200 fényévnyire található az Ara csillagkép déli részén. A becslések szerint 13,5 milliárd éves kora miatt valószínűleg az ősrobbanás után keletkezik a Galaxy első objektumai között.(Kép jóváírása: Európai Déli Obszervatórium)

Kor

Az univerzum becslése szerint jelenleg körülbelül 13,8 milliárd éves, adjon vagy vegyen 130 millió évet. Ehhez képest a naprendszer csak körülbelül 4,6 milliárd éves.

Ez a becslés az anyag összetételének és az univerzum energiasűrűségének méréséből származik. Ez lehetővé tette a kutatók számára, hogy kiszámítsák, milyen gyorsan tágult a világegyetem a múltban. Ezzel a tudással visszafordíthatták az órát és extrapolálni, amikor az ősrobbanás történt . Az akkor és most közötti idő a világegyetem kora.

Szerkezet

A tudósok úgy vélik, hogy a világegyetem legkorábbi pillanataiban nem volt struktúra, amiről beszélni lehetett volna, az anyag és az energia szinte egyenletesen oszlott el. A NASA szerint a kis ingadozások gravitációs vonzása az anyag sűrűségében akkoriban létrejött a csillagok hatalmas hálószerű szerkezete és a ma látható üresség. A sűrű vidékek egyre több anyagot vonzottak be a gravitáció révén, és minél masszívabbak lettek, annál több anyagot tudtak behúzni a gravitáció révén, csillagokat képezve, galaxisok és nagyobb szerkezetek néven ismert fürtök, szuperhalmazok, szálak és falak , több ezer galaxis „nagy falaival” több mint egymilliárd fényév hosszában. A kevésbé sűrű régiók nem nőttek ki, és üresnek tűnő térré fejlődtek ki, ürességeknek.

Tartalom

Körülbelül 30 évvel ezelőtt a csillagászok azt gondolták, hogy a világegyetem összetétele szinte teljesen közönséges atomokból , vagy „barionikus anyag”, a NASA szerint. A közelmúltban azonban egyre több bizonyíték született arra vonatkozóan, hogy a világegyetemet alkotó összetevők többsége olyan formában jelenik meg, amelyet nem látunk.

Kiderült, hogy az atomok csak a világegyetem 4,6 százalékát teszik ki. A fennmaradó rész 23 százaléka sötét anyagból áll, amely valószínűleg egy vagy több szubatomi részecskefajból áll, amelyek nagyon gyengén kölcsönhatásba lépnek a közönséges anyaggal, és 72 százaléka sötét energiából áll, ami nyilvánvalóan elősegíti a az Univerzum.

Ami az általunk ismert atomokat illeti, a hidrogén alkotja körülbelül 75 százalék , míg a hélium körülbelül 25 százalékot tesz ki, a nehezebb elemek a világegyetem atomjainak csak egy töredékét teszik ki - írja a NASA.

Alak

A világegyetem alakja és az, hogy véges vagy végtelen kiterjedésű -e, a tágulási sebesség és a gravitáció vonzása közötti küzdelemtől függ. A kérdéses húzás erőssége részben az univerzumban található anyag sűrűségétől függ.

Ha az univerzum sűrűsége meghalad egy meghatározott kritikus értéket, akkor az univerzum zárva 'és' pozitív ívelt ', mint egy gömb felülete. Ez azt jelenti, hogy a kezdetben párhuzamos fénysugarak lassan konvergálnak, végül kereszteződnek és visszatérnek a kiindulópontjukhoz, ha az univerzum elég sokáig tart. Ha igen, a NASA szerint az univerzum nem végtelen, de nincs vége , ahogy a gömb felszínén lévő terület sem végtelen, de nincs eleje vagy vége. Az univerzum végül abbahagyja a tágulást, és elkezd összeomlani önmagában, az úgynevezett „Big Crunch” -ban.

Ha a világegyetem sűrűsége kisebb, mint ez a kritikus sűrűség, akkor a tér geometriája nyisd ki 'és' negatívan ívelt ', mint a nyereg felülete. Ha igen, akkor az univerzumnak nincs határa és akarata örökké bővüljön .

Ha az univerzum sűrűsége pontosan megegyezik a kritikus sűrűséggel, akkor az univerzum geometriája lakás A NASA szerint nulla görbületű, mint egy papírlap. Ha igen, akkor az univerzumnak nincsenek határai, és örökké bővülni fog, de a tágulás üteme fokozatosan fog növekedni végtelen idő után megközelíteni a nullát . A legújabb mérések azt sugallják, hogy az univerzum lapos, mindössze 2 százalékos hibahatárral.

Lehetséges, hogy az univerzum összetett formája összességében, miközben látszólag más görbületű. Például az univerzum rendelkezhet a tórusz vagy fánk alakú .

Táguló univerzum

Az 1920 -as években csillagász Edwin összezavarodott fedezte fel a az univerzum nem volt statikus . Inkább bővült; az univerzumot felfedő lelet nyilvánvalóan egy ősrobbanásban született.

Ezt követően sokáig azt hitték, hogy az anyag gravitációja az univerzumban biztos lassítsa az univerzum tágulását . Aztán 1998 -ban a Hubble űrtávcső A nagyon távoli szupernóvák megfigyelései azt mutatták, hogy régen az univerzum lassabban tágult, mint ma. Más szóval, az univerzum tágulása nem lassult a gravitáció hatására, hanem érthetetlen módon gyorsult. A felgyorsuló terjeszkedést mozgató ismeretlen erő neve sötét energia, és ez továbbra is a tudomány egyik legnagyobb rejtélye.

További jelentések: Nola Taylor Redd és Elizabeth Howell, a guesswhozoo.com közreműködői.