Het universum is gevuld met miljarden melkwegstelsels en biljoenen sterren, samen met een bijna ontelbaar aantal planeten, manen, asteroïden, kometen en stof- en gaswolken – allemaal wervelend in de uitgestrektheid van de ruimte .
Maar als we inzoomen, wat zijn dan de bouwstenen van deze hemellichamen, en waar komen ze vandaan?
Waterstof komt het meest voor element gevonden in het universum, gevolgd door helium; samen vormen ze bijna alle gewone materie. Maar dit is slechts een klein deel van het universum – ongeveer 5%. Al de rest is gemaakt van dingen die ‘niet kunnen worden gezien en alleen indirect kunnen worden gedetecteerd.
Meestal waterstof
Het begon allemaal met een oerknal, ongeveer 13,8 miljard jaar geleden, toen ultra-hete en dicht opeengepakte materie zich plotseling en snel in alle richtingen tegelijk uitbreidde. Milliseconden later was het pasgeboren universum een kolkende massa van neutronen, protonen, elektronen, fotonen en andere subatomaire deeltjes, met een snelheid van ongeveer 100 miljard graden Kelvin, volgens aan NASA.
Elk stukje materie waaruit alle bekende elementen in het periodiek systeem bestaan – en elk object in het universum, van zwarte gaten tot massieve sterren tot spikkels ruimtestof – werd gecreëerd tijdens de Grote Bang, zei Neta Bahcall, een professor in astronomie aan de afdeling Astrofysische Wetenschappen aan de Princeton University in New Jersey.
“We kennen niet eens de wetten van de fysica die bestaan in zo’n hete, dichte omgeving, “vertelde Bahcall WordsSideKick.com.
Ongeveer 100 seconden na de Bi g Bang, de temperatuur daalde tot een nog steeds kokende 1 miljard graden Kelvin. Ongeveer 380.000 jaar later was het universum voldoende afgekoeld om protonen en neutronen te laten samenkomen en lithium, helium en het waterstofisotoop deuterium te vormen, terwijl vrije elektronen werden ingevangen om neutrale atomen te vormen.
Omdat er in het vroege heelal zoveel protonen rondscharrelden, werd waterstof – het lichtste element, met slechts één proton en één neutron – het meest voorkomende element, dat bijna 95% procent van het universum uitmaakt ” Volgens NASA bestaat bijna 5% van de atomen in het universum uit helium. Vervolgens, ongeveer 200 miljoen jaar na de oerknal, vormden en produceerden de eerste sterren de rest van de elementen, die een fractie uitmaken van de resterende 1% van alle gewone materie in het universum.
Onzichtbare deeltjes
Er is iets anders ontstaan tijdens de oerknal: donkere materie. “Maar we kunnen niet zeggen welke vorm het aannam, omdat we die deeltjes niet hebben gedetecteerd”, vertelde Bahcall aan WordsSideKick.com.
Donkere materie kan nog niet direct worden waargenomen, maar de vingerafdrukken zijn bewaard gebleven. in het eerste licht van het universum, of de kosmische achtergrondstraling (CMB), als kleine fluctuaties in straling, zei Bahcall. Wetenschappers stelden voor het eerst het bestaan van donkere materie voor in de jaren dertig van de vorige eeuw, met de theorie dat de onzichtbare aantrekkingskracht van donkere materie moet zijn wat snel bewegende clusters van sterrenstelsels bij elkaar hield. Tientallen jaren later, in de jaren zeventig, vond de Amerikaanse astronoom de sneller dan verwachte rotatiesnelheden van sterren.
Op basis van Rubins bevindingen berekenden astrofysici dat donkere materie – ook al kon het niet worden gezien of gemeten – een aanzienlijk deel van de universum. Maar ongeveer 20 jaar geleden ontdekten wetenschappers dat het universum nog iets vreemder bevat dan donkere materie: donkere energie, waarvan wordt aangenomen dat deze significant overvloediger is dan materie of donkere materie.
Een onweerstaanbare kracht
De ontdekking van donkere energie kwam tot stand doordat wetenschappers zich afvroegen of er genoeg donkere materie in het universum was om uitzetting naar buiten te laten sputteren of van richting te veranderen, waardoor het universum in zichzelf instortte.
Kijk, toen een team van onderzoekers dit aan het eind van de jaren negentig onderzocht, ontdekten ze dat niet alleen het universum niet op zichzelf instortte, maar dat het zich steeds sneller naar buiten uitbreidde. De groep stelde vast dat een onbekende kracht – donkere energie genaamd – tegen het universum duwde in de schijnbare leegte van de ruimte en het momentum versnelde; de bevindingen van de wetenschappers leverden natuurkundigen Adam Riess, Brian Schmidt en Saul Perlmutter de Nobelprijs voor natuurkunde op in 2011.
Modellen van de kracht die nodig is om de versnellende expansiesnelheid van het universum te verklaren, suggereren dat donkere energie tussen 70% en 75% van het universum. Donkere materie is ondertussen goed voor ongeveer 20% tot 25%, terwijl de zogenaamde gewone materie – de dingen die we echt kunnen zien – naar schatting minder dan 5% van het universum uitmaken, zei Bahcall.
Gezien het feit dat donkere energie ongeveer driekwart van het universum uitmaakt, is het begrijpen ervan misschien wel de grootste uitdaging waarmee wetenschappers tegenwoordig worden geconfronteerd, astrofysicus Mario Livio, en vervolgens met het Space Telescope Science Institute aan de Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland, vertelde WordsSideKick.com-zustersite Space.com in 2018.
“Hoewel donkere energie in het verleden geen grote rol heeft gespeeld in de evolutie van het universum, zal het de dominante rol spelen in de evolutie in de toekomst, ‘zei Livio. “Het lot van het universum hangt af van de aard van donkere energie.”
- Beyond Higgs: 5 ongrijpbare deeltjes die op de loer liggen in de Universum
- 11 fascinerende feiten over ons Melkwegstelsel
- De 11 grootste onbeantwoorde vragen over donkere materie
Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.