Wszechświat jest wypełniony miliardami galaktyk i bilionami gwiazd, wraz z niemal niezliczoną liczbą planet, księżyców, asteroid, komet oraz chmur pyłu i gazu – wszystko wirujące w bezmiarze przestrzeni .
Ale jeśli powiększymy, jakie są bloki budulcowe tych ciał niebieskich i skąd się one wzięły?
Wodór jest najczęściej pierwiastek znaleziony we wszechświecie, a za nim hel; razem tworzą prawie całą zwykłą materię. Ale to tylko mały wycinek wszechświata – około 5%. Cała reszta składa się z rzeczy, których nie można zobaczyć i które można wykryć jedynie pośrednio.
Głównie wodór
Wszystko zaczęło się od Wielkiego Wybuchu, około 13,8 miliarda lat temu, kiedy ultra-gorąca i gęsto upakowana materia nagle i szybko rozszerzyła się we wszystkich kierunkach naraz. Milisekundy później nowonarodzony wszechświat był falującą masą neutronów, protonów, elektronów, fotonów i innych cząstek subatomowych, wahających się na poziomie około 100 miliardów stopni Kelvina, zgodnie z do NASA.
Każda cząstka materii, która składa się ze wszystkich znanych pierwiastków w układzie okresowym – i każdy obiekt we Wszechświecie, od czarnych dziur po masywne gwiazdy i pyłki kosmicznego pyłu – została stworzona podczas Wielkiego Bang, powiedział Neta Bahcall, profesor astronomii na Wydziale Nauk Astrofizycznych Uniwersytetu Princeton w New Jersey.
„Nie znamy nawet praw fizyki, które istniały w tak gorącym, gęstym środowisku ”- powiedział Bahcall Live Science.
Około 100 sekund po g Bang, temperatura spadła do wciąż wrzącego 1 miliarda stopni Kelvina. Około 380000 lat później Wszechświat ostygł na tyle, że protony i neutrony połączyły się i utworzyły lit, hel i izotop wodoru deuter, podczas gdy wolne elektrony zostały uwięzione, tworząc obojętne atomy.
Ponieważ we wczesnym Wszechświecie było tak wiele protonów wirujących wokół, wodór – najlżejszy pierwiastek, mający tylko jeden proton i jeden neutron – stał się najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem, stanowiąc prawie 95% procent wszechświata. ” atomy s. Według NASA, blisko 5% atomów wszechświata to hel. Następnie, około 200 milionów lat po Wielkim Wybuchu, pierwsze gwiazdy uformowały się i wyprodukowały resztę pierwiastków, które stanowią ułamek pozostałego 1% całej zwykłej materii we Wszechświecie.
Niewidoczne cząstki
Coś jeszcze powstało podczas Wielkiego Wybuchu: ciemna materia. „Ale nie możemy” powiedzieć, jaką przybrała formę, ponieważ nie wykryliśmy tych cząstek ”- powiedział Bahcall w wywiadzie dla Live Science.
Ciemnej materii nie można obserwować bezpośrednio – jeszcze – ale jej odciski palców są zachowane w pierwszym świetle wszechświata, czyli kosmicznym mikrofalowym promieniowaniu tła (CMB), jako drobne fluktuacje promieniowania, powiedział Bahcall. Naukowcy po raz pierwszy zaproponowali istnienie ciemnej materii w latach trzydziestych XX wieku, wysuwając teorię, że niewidoczne przyciąganie ciemnej materii musi być tym, co trzyma razem szybko poruszające się gromady galaktyk. Dekady później, w latach siedemdziesiątych, amerykańska astronom Vera Rubin znalazła bardziej pośrednie dowody na istnienie ciemnej materii w szybciej niż oczekiwano szybkości rotacji gwiazd.
Na podstawie ustaleń Rubina astrofizycy obliczyli, że ciemna materia – nawet jeśli nie można jej było zobaczyć ani zmierzyć – musi stanowić znaczną część Wszechświat. Ale około 20 lat temu naukowcy odkryli, że we wszechświecie znajduje się coś jeszcze dziwniejszego niż ciemna materia; ciemna energia, która, jak się uważa, jest znacznie bardziej obfita niż materia lub ciemna materia.
Nieodparta siła
Odkrycie ciemnej energii nastąpiło, ponieważ naukowcy zastanawiali się, czy we wszechświecie jest wystarczająco dużo ciemnej materii, aby spowodować rozpryskiwanie się ekspansji lub odwrócenie kierunku, powodując zapadnięcie się wszechświata do wewnątrz.
A oto, gdy zespół naukowców badał to pod koniec lat 90. XX wieku, odkrył, że wszechświat nie tylko nie zapadał się sam w sobie, ale rozszerzał się na zewnątrz w coraz szybszym tempie. Grupa ustaliła, że nieznana siła – nazwana ciemną energią – naciskała na wszechświat w pozornej pustce przestrzeni i przyspieszała jego pęd; odkrycia naukowców przyniosły fizykom Adamowi Riessowi, Brianowi Schmidtowi i Saulowi Perlmutterowi Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 2011 roku.
Modele siły wymaganej do wyjaśnienia przyspieszającego tempa ekspansji wszechświata sugerują, że ciemna energia musi nadrobić od 70% do 75% wszechświata. Tymczasem ciemna materia stanowi około 20% do 25%, podczas gdy tak zwana zwykła materia – rzecz, którą faktycznie widzimy – szacuje się, że stanowi mniej niż 5% wszechświata, powiedział Bahcall.
Biorąc pod uwagę, że ciemna energia stanowi około trzech czwartych Wszechświata, zrozumienie tego jest prawdopodobnie największym wyzwaniem stojącym dziś przed naukowcami, astrofizyk Mario Livio, wówczas z Space Telescope Science Institute na Johns Hopkins University w Baltimore Maryland, powiedział siostrzanej witrynie Live Science Space.com w 2018 roku.
„Chociaż ciemna energia nie odgrywała dużej roli w ewolucji wszechświata w przeszłości, będzie odgrywać dominującą rolę w ewolucji przyszłość – powiedział Livio. „Los wszechświata zależy od natury ciemnej energii.”
- Poza Higgsem: 5 nieuchwytnych cząstek, które mogą czaić się w Wszechświat
- 11 fascynujących faktów na temat naszej galaktyki Drogi Mlecznej
- 11 największych pytań bez odpowiedzi na temat ciemnej materii
Pierwotnie opublikowane w Live Science.