det tok ganske mye mer enn syv dager å skape universet slik vi kjenner det i dag. SPACE.com ser på mysterier himmelen i vår åtte-del serie :Historien & Fremtiden For Kosmos. Dette Er del 5 i denne serien. Vårt univers ble født for rundt 13,7 milliarder år siden i en massiv ekspansjon som blåste opp rommet som en gigantisk ballong.

Det er I Et nøtteskall Big Bang-teorien, som nesten alle kosmologer og teoretiske fysikere støtter. Bevisene som støtter ideen er omfattende og overbevisende. Vi vet for eksempel at universet fortsatt ekspanderer selv nå, i en stadig akselererende hastighet.Forskere har også oppdaget en spådd termisk avtrykk Av Big Bang, universet-gjennomtrengende kosmisk mikrobølgeovn bakgrunnsstråling. Og vi ser ikke noen objekter åpenbart eldre enn 13, 7 milliarder år, noe som tyder på at vårt univers ble til rundt den tiden.»Alle disse tingene legger Big Bang på et ekstremt solid fundament,» sa Astrofysiker Alex Filippenko Fra University Of California, Berkeley. «The Big Bang er en enormt vellykket teori.»

Så hva lærer denne teorien oss? Hva skjedde egentlig ved universets fødsel, og hvordan tok det den formen vi observerer i dag?

begynnelsen

Tradisjonell Big Bang-teori sier at vårt univers begynte med en singularitet-et punkt med uendelig tetthet og temperatur hvis natur er vanskelig for våre sinn å forstå. Dette kan imidlertid ikke nøyaktig gjenspeile virkeligheten, sier forskere, fordi singularitetsideen er basert På Einsteins teori om generell relativitet.»problemet er at det ikke er noen grunn til å tro på generell relativitet i det regimet,» sa Sean Carroll, en teoretisk fysiker Ved Caltech. «Det kommer til å gå galt, fordi det ikke tar hensyn til kvantemekanikk. Og kvantemekanikk vil sikkert være viktig når du kommer til det stedet i universets historie.»

så universets begynnelse forblir ganske skummel. Forskere tror de kan plukke historien opp på ca 10 til minus 36 sekunder — en trillionth av en trillionth av en trillionth av et sekund-etter Big Bang.på det tidspunktet tror de at universet gjennomgikk en ekstremt kort og dramatisk periode med inflasjon, og ekspanderte raskere enn lysets hastighet. Det doblet i størrelse kanskje 100 ganger eller mer, alt innenfor span av noen få små brøkdeler av et sekund.

(Inflasjon kan synes å krenke teorien om spesiell relativitet, men det er ikke tilfelle, sier forskere. Spesiell relativitet hevder at ingen informasjon eller materie kan transporteres mellom to punkter i rommet raskere enn lysets hastighet. Men inflasjonen var en utvidelse av rommet selv.)

«Inflasjonen var» bang «Av Big Bang,» Filippenko fortalte SPACE.com » Før inflasjonen var det bare en liten bit av ting, ganske muligens, utvide bare litt. Vi trengte noe som inflasjon for å gjøre universet stort.»

dette raskt voksende universet var stort sett tomt for materie, men det inneholdt enorme mengder mørk energi, går teorien. Mørk energi er den mystiske kraften som forskere tror driver universets nåværende akselererende ekspansjon.under inflasjonen gjorde mørk energi universet glatt ut og akselerere. Men det holdt seg ikke lenge.»det var bare midlertidig mørk energi,» fortalte Carroll SPACE.com. » det konverteres til vanlig materie og stråling gjennom en prosess som kalles oppvarming. Universet gikk fra å være kaldt under inflasjonen til å være varmt igjen når all den mørke energien gikk bort.»

Forskere vet ikke hva som kan ha ansporet inflasjonen. Det er fortsatt et av de viktigste spørsmålene I Big Bang kosmologi, Filippenko sa.

En annen ide

de Fleste kosmologer anser inflasjon som den ledende teorien for å forklare universets egenskaper — spesielt hvorfor det er relativt flatt og homogent, med omtrent samme mengde ting spredt ut like i alle retninger.Ulike bevislinjer peker mot at inflasjonen er en realitet, sa Teoretisk fysiker Andy Albrecht fra University Of California, Davis. «de henger alle sammen ganske pent med inflasjonsbildet,» sa Albrecht, En av arkitektene for inflasjonsteori. «Inflasjonen har gjort utrolig bra.»inflasjon er imidlertid Ikke den eneste ideen der ute som prøver å forklare universets struktur. Teoretikere har kommet opp med en annen, kalt den sykliske modellen, som er basert på et tidligere konsept kalt ekpyrotisk univers.Denne ideen hevder at vårt univers ikke kom fra et enkelt punkt, eller noe lignende. Snarere «sprang det» til ekspansjon – i et mye mer sedat tempo enn inflasjonsteorien forutsier – fra et eksisterende univers som hadde kontrahert. Hvis denne teorien er riktig, har vårt univers sannsynligvis gjennomgått en endeløs rekke av «bangs» og » crunches.»begynnelsen av vårt univers ville vært fint og endelig,» sa Burt Ovrut Fra University Of Pennsylvania, en av opphavsmennene til ekpyrotisk teori.den sykliske modellen sier at vårt univers består av 11 dimensjoner, bare fire av dem vi kan observere (tre av rom og en av tid). Vår firedimensjonale del av universet kalles en brane (kort for membran).

Det kan være andre braner som lurer der ute i 11-dimensjonalt rom, ideen går. En kollisjon mellom to braner kunne ha rystet universet fra sammentrekning til ekspansjon, og spurte Big Bang vi ser bevis på i dag.Leter du etter gravitasjonsbølger Snart kan forskere sikkert vite hvilken teori-inflasjon eller den sykliske modellen — er en bedre representasjon av virkeligheten.for eksempel vil inflasjonen sannsynligvis produsere mye sterkere gravitasjonsbølger enn en ekpyrotisk «sprett», Sa Filippenko. Så forskere ser etter tegn på disse teoretiske forvrengningene av romtid, som ennå ikke er observert.Den Europeiske Romfartsorganisasjonens Planck-satellitt, som ble lansert i 2009, kan finne de unnvikende gravitasjonsbølgene. Det kan også samle andre bevis som kan tippe skalaene uansett, Sa Ovrut.»Dette er ting som I løpet av de neste 10 årene vil bli diskutert og forhåpentligvis bestemt,» Sa Ovrut SPACE.com.Kosmologer mistenker at de fire kreftene som styrer universet — tyngdekraften, elektromagnetismen og de svake og sterke atomkreftene – ble forent i en enkelt kraft ved universets fødsel, presset sammen på grunn av de ekstreme temperaturer og tettheter som er involvert.

men ting endret seg da universet utvidet og avkjølt. Rundt inflasjonstidspunktet ble den sterke kraften sannsynligvis skilt ut. Og med omtrent 10 trillionths av et sekund etter Big Bang ble de elektromagnetiske og svake kreftene også tydelige.Like etter inflasjonen var universet sannsynligvis fylt med et varmt, tett plasma. Men med rundt 1 mikrosekund (10 til minus 6 sekunder) eller så, hadde det avkjølt nok til å tillate de første protonene og nøytronene å danne, tror forskere.I de første tre minuttene etter Big Bang begynte disse protonene og nøytronene å smelte sammen og danne deuterium (også kjent som tungt hydrogen). Deuteriumatomer sluttet seg sammen og dannet helium-4.

Rekombinasjon: universet blir gjennomsiktig

disse nyopprettede atomer ble alle positivt ladet, da universet fortsatt var for varmt til å favorisere fangst av elektroner.

men det endret seg omtrent 380 000 år etter Big Bang. I en epoke kjent som rekombinasjon, hydrogen og heliumioner begynte snagging elektroner, danner elektrisk nøytrale atomer. Lys sprer seg betydelig av frie elektroner og protoner, men mye mindre av nøytrale atomer. Så fotoner var nå mye mer fri til å cruise gjennom universet.Rekombinasjon endret universets utseende dramatisk; det hadde vært en ugjennomsiktig tåke, og nå ble det gjennomsiktig. Den kosmiske bakgrunnsstrålingen vi observerer i dag, stammer fra denne epoken. men likevel var universet ganske mørkt lenge etter rekombinasjon, bare virkelig lyser opp da de første stjernene begynte å skinne rundt 300 millioner år etter Big Bang. De hjalp angre mye av hva rekombinasjon hadde oppnådd. Disse tidlige stjernene — og kanskje noen andre mysteriekilder-kastet av nok stråling til å dele det meste av universets hydrogen tilbake i dets bestanddeler protoner og elektroner.denne prosessen, kjent som reionisering, ser ut til å ha gått sin gang med rundt 1 milliard år etter Big Bang. Universet er ikke ugjennomsiktig i dag, som det var før rekombinasjon, fordi det har utvidet seg så mye. Universets materie er veldig fortynnet, og fotonspredningsinteraksjoner er dermed relativt sjeldne, sier forskere.over tid graviterte stjerner seg sammen for å danne galakser, noe som førte til mer og mer storskala struktur i universet. Planeter samles rundt noen nylig dannende stjerner, inkludert vår egen sol. For 3,8 milliarder år siden slo livet rot på Jorden.

Før Big Bang?mens mye om universets første øyeblikk forblir spekulativt, er spørsmålet om hva som gikk foran Big Bang enda mer mystisk og vanskelig å takle.

for det første kan spørsmålet i seg selv være meningsløst. Hvis universet kom fra ingenting, som noen teoretikere tror, Markerer Big Bang øyeblikket da tiden selv begynte. I så fall ville det ikke være noe slikt som «før», Sa Carroll.Men noen forestillinger om universets fødsel kan foreslå mulige svar. Den sykliske modellen, for eksempel, antyder at et kontraherende univers gikk foran vår ekspanderende. Carroll, også, kan forestille seg noe som eksisterer før Big Bang.»Det kunne bare være tomt rom som eksisterte før Big Bang skjedde, da noen kvantesvingninger fødte et univers som vårt,» sa han. «Du kan forestille deg en liten boble av plass som klemmer seg gjennom en svingning og blir fylt med bare en liten liten porsjon energi, som deretter kan vokse inn i universet som vi ser gjennom inflasjonen.»

Filippenko mistenker også at noe langs disse linjene kan være sant.»jeg tror tiden i vårt univers startet Med Big Bang, men jeg tror Vi var en svingning fra en forgjenger, et moderunivers,» Sa Filippenko.

Vil vi noen gang vite?Kosmologer og fysikere jobber hardt for å forfine sine teorier og bringe universets tidligste øyeblikk til skarpere og skarpere fokus. Men vil de noen gang virkelig vite hva som skjedde På Big Bang?

Det er en skremmende utfordring, spesielt siden forskere jobber med en 13,7 milliarder års fjerning. Men ikke telle vitenskapen ut, Carroll sa. Tross alt, for 100 år siden, forsto folk veldig lite om universet. Vi visste ikke om generell relativitet, for eksempel, eller kvantemekanikk. Vi visste ikke at universet ekspanderte, og Vi visste ikke Om Big Bang.

«Vi vet alle disse tingene nå,» Sa Carroll. «Tempoet i fremgang er faktisk forbausende fort, så jeg ville aldri gi etter for pessimisme. Det er ingen grunn i kosmologiens og fysikkens nyere historie å være pessimistisk om våre utsikter for å forstå Big Bang.»

Albrecht uttrykte lignende optimisme og sa at vi en dag kan finne ut hva, om noe, eksisterte før Big Bang.»jeg baserer mitt håp på det faktum at kosmologi har vært så vellykket,» fortalte han SPACE.com. » det ser ut til at naturen har sendt oss en klar melding om at vi virkelig kan gjøre vitenskap med universet.»

du kan følge SPACE.com senior writer Mike Wall På Twitter: @michaeldwall. Følg oss SPACE.com for det siste innen romforskning og leting nyheter På Twitter @ Spacedotcom Og På Facebook .