Universumet är fyllt med miljarder galaxer och biljoner stjärnor, tillsammans med nästan otaliga antal planeter, månar, asteroider, kometer och moln av damm och gas – allt virvlar runt i rymdens enorma omfattning .
Men om vi zoomar in, vilka är byggstenarna för dessa himmellegemer, och varifrån kom de?
Väte är det vanligaste element som finns i universum, följt av helium; tillsammans utgör de nästan all vanlig materia. Men detta står bara för en liten bit av universum – cirka 5%. Resten är gjord av saker som inte kan ses och bara kan upptäckas indirekt.
Mest väte
Allt började med en Big Bang för ungefär 13,8 miljarder år sedan, när ultravarmt och tätt packat ämne plötsligt och snabbt expanderade i alla riktningar på en gång. Millisekunder senare var det nyfödda universum en svängande massa av neutroner, protoner, elektroner, fotoner och andra subatomära partiklar, som rullade vid cirka 100 miljarder grader Kelvin, enligt till NASA.
Varje bit materia som utgör alla kända element i det periodiska systemet – och varje objekt i universum, från svarta hål till massiva stjärnor till fläckar av rymdstoft – skapades under Big Bang, säger Neta Bahcall, professor i astronomi vid Institutionen för astrofysiska vetenskaper vid Princeton University i New Jersey.
”Vi känner inte ens fysikens lagar som skulle har funnits i en sådan het, tät miljö, säger Bahcall till WordsSideKick.com.
Cirka 100 sekunder efter Bi g Bang, temperaturen sjönk till en fortfarande sjudande 1 miljard grader Kelvin. Ungefär 380 000 år senare hade universum svalnat tillräckligt för att protoner och neutroner skulle komma ihop och bilda litium, helium och väteisotopen deuterium, medan fria elektroner fångades för att bilda neutrala atomer.
Eftersom det fanns så många protoner som zippade runt i det tidiga universum, blev väte – det lättaste elementet, med bara en proton och en neutron – det vanligaste elementet, vilket utgör nästan 95% av universum ” s atomer. Nästan 5% av universums atomer är helium, enligt NASA. Sedan, cirka 200 miljoner år efter Big Bang, bildade de första stjärnorna och producerade resten av elementen, som utgör en bråkdel av den återstående 1% av all vanlig materia i universum.
Osynliga partiklar
Något annat skapades under Big Bang: mörk materia. ”Men vi kan inte säga vilken form den tog, för vi har inte upptäckt dessa partiklar,” sa Bahcall till WordsSideKick.com.
Mörk materia kan inte observeras direkt – men ändå – men dess fingeravtryck bevaras i universums första ljus, eller den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen (CMB), som små variationer i strålning, sa Bahcall. Forskare föreslog för första gången existensen av mörk materia på 1930-talet och teoretiserade att mörk materiens osynliga drag måste vara det som höll samman snabba galaxkluster. Årtionden senare, på 1970-talet, fann den amerikanska astronomen Vera Rubin mer indirekt bevis på mörk materia i de snabbare än förväntade rotationshastigheterna för stjärnor.
Baserat på Rubins resultat, beräknade astrofysiker att mörk materia – även om den inte kunde ses eller mätas – måste utgöra en betydande del av Men för ungefär 20 år sedan upptäckte forskare att universum hade något ännu främmare än mörk materia, mörk energi, som tros vara betydligt rikligare än materia eller mörk materia.
En oemotståndlig kraft
Upptäckten av mörk energi kom till för att forskare undrade om det fanns tillräckligt med mörk materia i universum för att få expansion att sputna ut eller vända riktning, vilket fick universum att kollapsa inåt på sig själv.
Se och se, när ett forskargrupp undersökte detta i slutet av 1990-talet, fann de att universum inte bara kollapsade i sig själv utan att det expanderade utåt i en allt snabbare takt. Gruppen bestämde att en okänd kraft – kallad mörk energi – pressade mot universum i det uppenbara tomrummet i rymden och påskyndade dess fart; forskarnas ”resultat gav fysikerna Adam Riess, Brian Schmidt och Saul Perlmutter Nobelpriset i fysik 2011.
Modeller av den kraft som krävs för att förklara universums accelererande expansionshastighet antyder att mörk energi måste kompensera mellan 70% och 75% av universum. Mörk materia står emellertid för cirka 20% till 25%, medan så kallad vanlig materia – det vi faktiskt kan se – uppskattas utgöra mindre än 5% av universum, sa Bahcall.
Med tanke på att mörk energi utgör ungefär tre fjärdedelar av universum, är det förmodligen den största utmaningen som forskare idag står inför, astrofysiker Mario Livio, då med Space Telescope Science Institute vid Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland, berättade för systerwebbplatsen.com för WordsSideKick.com 2018.
”Även om mörk energi inte har spelat en stor roll i universums utveckling tidigare, kommer den att spela den dominerande rollen i framtiden, sade Livio. ”Universums öde beror på naturen till mörk energi.”
- Beyond Higgs: 5 Elusive Particles That May Lurk in the Universum
- 11 Fascinerande fakta om vår Vintergatans galax
- De 11 största obesvarade frågorna om mörk materia
Ursprungligen publicerad på WordsSideKick.com.