a fost nevoie de ceva mai mult de șapte zile pentru a crea universul așa cum îl știm astăzi. SPACE.com se uită la misterele cerurilor din seria noastră de opt părți: istoria & viitorul cosmosului. Aceasta este partea 5 din această serie.

universul nostru s-a născut acum aproximativ 13,7 miliarde de ani într-o expansiune masivă care a aruncat în aer spațiul ca un balon gigantic.

aceasta, pe scurt, este teoria Big Bang, pe care practic toți cosmologii și fizicienii teoreticieni o susțin. Dovezile care susțin ideea sunt extinse și convingătoare. Știm, de exemplu, că Universul încă se extinde chiar și acum, într-un ritm tot mai accelerat.

oamenii de știință au descoperit, de asemenea, o amprentă termică prezisă a Big Bang-ului, radiația cosmică de fond care pătrunde în univers. Și nu vedem obiecte evident mai vechi de 13,7 miliarde de ani, sugerând că universul nostru a luat ființă în acea perioadă.”toate aceste lucruri au pus Big Bang-ul pe o bază extrem de solidă”, a declarat astrofizicianul Alex Filippenko de la Universitatea din California, Berkeley. „Big Bang-ul este o teorie extrem de Reușită.”

deci, ce ne învață această teorie? Ce s-a întâmplat cu adevărat la nașterea universului nostru și cum a luat forma pe care o observăm astăzi?

începutul

teoria tradițională Big Bang susține că universul nostru a început cu o singularitate — un punct de densitate infinită și temperatură a cărui natură este dificil de înțeles pentru mințile noastre. Cu toate acestea, acest lucru poate să nu reflecte cu exactitate realitatea, spun cercetătorii, deoarece ideea de singularitate se bazează pe teoria relativității generale a lui Einstein.

„problema este că nu există niciun motiv pentru a crede relativitatea generală în acest regim”, a spus Sean Carroll, fizician teoretic la Caltech. „Va fi greșit, pentru că nu ține cont de mecanica cuantică. Și mecanica cuantică va fi cu siguranță importantă odată ce vei ajunge în acel loc din istoria universului.”

deci, chiar începutul universului rămâne destul de tulbure. Oamenii de știință cred că pot ridica povestea la aproximativ 10 până la minus 36 de secunde — o trilionime dintr — o trilionime dintr-o trilionime de secundă-după Big Bang.în acel moment, cred ei, universul a trecut printr-o perioadă extrem de scurtă și dramatică de inflație, extinzându-se mai repede decât viteza luminii. S-a dublat în dimensiune, probabil, de 100 de ori sau mai mult, toate în intervalul de câteva fracțiuni mici de secundă. (inflația poate părea să încalce teoria relativității speciale, dar nu este cazul, spun oamenii de știință. Relativitatea specială susține că nicio informație sau materie nu poate fi transportată între două puncte din spațiu mai repede decât viteza luminii. Dar inflația a fost o extindere a spațiului în sine.”inflația a fost” bang-ul „Big Bang-ului”, a spus Filippenko SPACE.com „înainte de inflație, a existat doar un pic de lucruri, destul de probabil, extinderea doar un pic. Aveam nevoie de ceva de genul inflației pentru a face universul mare.”

acest univers în expansiune rapidă era destul de gol de materie, dar adăpostea cantități uriașe de energie întunecată, spune teoria. Energia întunecată este forța misterioasă despre care oamenii de știință cred că conduce expansiunea accelerată a universului.

în timpul inflației, energia întunecată a făcut universul să se netezească și să accelereze. Dar nu a rămas mult timp.

„a fost doar energie întunecată temporară”, a spus Carroll SPACE.com. ” s-a transformat în materie obișnuită și radiații printr-un proces numit reîncălzire. Universul a trecut de la a fi rece în timpul inflației la a fi din nou fierbinte când toată energia întunecată a dispărut.”

oamenii de știință nu știu ce ar fi putut stimula inflația. Aceasta rămâne una dintre întrebările cheie în cosmologia Big Bang, a spus Filippenko.

o altă idee

majoritatea cosmologilor consideră inflația drept teoria principală pentru explicarea caracteristicilor universului — în mod specific, de ce este relativ plat și omogen, cu aproximativ aceeași cantitate de lucruri răspândite în mod egal în toate direcțiile.diverse linii de dovezi indică faptul că inflația este o realitate, a declarat fizicianul Teoretic Andy Albrecht de la Universitatea din California, Davis.

„toate atârnă împreună destul de frumos cu imaginea inflaționistă”, a spus Albrecht, unul dintre arhitecții teoriei inflației. „Inflația s-a descurcat incredibil de bine.”cu toate acestea, inflația nu este singura idee care încearcă să explice Structura Universului. Teoreticienii au venit cu un altul, numit modelul ciclic, care se bazează pe un concept anterior numit universul ekpyrotic.

această idee susține că universul nostru nu a apărut dintr-un singur punct sau ceva asemănător. Mai degrabă, a „sărit” în expansiune — într — un ritm mult mai calm decât prezice teoria inflației-dintr-un univers preexistent care se contractase. Dacă această teorie este corectă, universul nostru a suferit probabil o succesiune nesfârșită de” breton „și ” abdomene”.”

” începutul universului nostru ar fi fost frumos și finit”, a spus Burt Ovrut de la Universitatea din Pennsylvania, unul dintre inițiatorii teoriei ekpyrotice.

modelul ciclic susține că universul nostru este format din 11 dimensiuni, dintre care doar patru putem observa (trei de spațiu și una de timp). Partea noastră în patru dimensiuni a universului se numește brane (scurt pentru membrană).

ar putea fi alte brane pândind acolo în spațiul 11-dimensional, ideea merge. O coliziune între două brane ar fi putut zdruncina universul de la contracție la expansiune, stimulând Big Bang-ul pe care îl vedem astăzi.în curând, oamenii de știință ar putea ști cu siguranță care teorie — inflația sau modelul ciclic — este o reprezentare mai bună a realității.

de exemplu, inflația ar produce probabil valuri gravitaționale mult mai puternice decât o „săritură” ekpyrotică, a spus Filippenko. Deci, cercetătorii caută orice semne ale acestor distorsiuni teoretice ale spațiului timp, care nu au fost încă observate.satelitul Planck al Agenției Spațiale Europene, lansat în 2009, ar putea găsi undele gravitaționale evazive. De asemenea, ar putea aduna alte dovezi care ar putea înclina balanța în orice fel, a spus Ovrut.

„acestea sunt lucruri care, în următorii 10 ani, vor fi discutate și, sperăm, decise”, a spus Ovrut SPACE.com.cosmologii suspectează că cele patru forțe care guvernează universul — gravitația, electromagnetismul și forțele nucleare slabe și puternice — au fost unificate într-o singură forță la nașterea universului, strivite împreună din cauza temperaturilor și densităților extreme implicate.dar lucrurile s-au schimbat pe măsură ce universul s-a extins și s-a răcit. În jurul perioadei inflației, forța puternică s-a separat probabil. Și cu aproximativ 10 trilioane de secundă după Big Bang, forțele electromagnetice și cele slabe au devenit, de asemenea, distincte.

imediat după inflație, universul a fost probabil umplut cu o plasmă fierbinte și densă. Dar cu aproximativ 1 microsecundă (10 până la minus 6 secunde), s-a răcit suficient pentru a permite formarea primilor protoni și neutroni, cred cercetătorii.

în primele trei minute după Big Bang, acești protoni și neutroni au început să fuzioneze împreună, formând deuteriu (cunoscut și sub numele de hidrogen greu). Atomii de deuteriu s-au unit apoi între ei, formând heliu-4.

recombinare: universul devine transparent

acești atomi nou creați au fost încărcați pozitiv, deoarece universul era încă prea fierbinte pentru a favoriza captarea electronilor.dar asta s-a schimbat la 380.000 de ani după Big Bang. Într-o epocă cunoscută sub numele de recombinare, ionii de hidrogen și heliu au început să prindă electroni, formând atomi neutri din punct de vedere electric. Lumina împrăștie în mod semnificativ electronii și protonii liberi, dar cu atât mai puțin atomii neutri. Deci fotonii erau acum mult mai liberi să navigheze prin univers.recombinarea a schimbat dramatic aspectul universului; fusese o ceață opacă, iar acum a devenit transparentă. Radiația cosmică de fond cu microunde pe care o observăm astăzi datează din această epocă.

dar totuși, universul a fost destul de întunecat pentru o lungă perioadă de timp după recombinare, doar cu adevărat aprins când primele stele au început să strălucească la aproximativ 300 de milioane de ani după Big Bang. Ei au ajutat anula o mare parte din ceea ce recombinare a realizat. Aceste stele timpurii — și poate alte surse misterioase-au aruncat suficientă radiație pentru a împărți cea mai mare parte a hidrogenului universului înapoi în protonii și electronii săi constituenți.

acest proces, cunoscut sub numele de reionizare, pare să-și fi urmat cursul cu aproximativ 1 miliard de ani după Big Bang. Universul nu este opac astăzi, așa cum a fost înainte de recombinare, pentru că s-a extins atât de mult. Materia universului este foarte diluată, iar interacțiunile de împrăștiere a fotonilor sunt astfel relativ rare, spun oamenii de știință.

de-a lungul timpului, stelele au gravitat împreună pentru a forma galaxii, ducând la o structură din ce în ce mai mare în univers. Planetele s-au unit în jurul unor stele nou formate, inclusiv al Soarelui nostru. Și acum 3,8 miliarde de ani, viața a prins rădăcini pe Pământ.

înainte de Big Bang?

în timp ce multe despre primele câteva momente ale universului rămân speculative, întrebarea a ceea ce a precedat Big Bang-ul este și mai misterioasă și mai greu de abordat.

pentru început, întrebarea în sine poate fi lipsită de sens. Dacă universul a venit din nimic, așa cum cred unii teoreticieni, Big Bang-ul marchează momentul în care timpul însuși a început. În acest caz, nu ar exista „înainte”, a spus Carroll.dar unele concepții despre nașterea universului pot propune răspunsuri posibile. Modelul ciclic, de exemplu, sugerează că un univers contractant l-a precedat pe cel în expansiune. Carroll, de asemenea, își poate imagina ceva existent înainte de Big Bang.”ar putea fi doar spațiu gol care a existat înainte de Big Bang-ul nostru, apoi unele fluctuații cuantice au dat naștere unui univers ca al nostru”, a spus el. „Vă puteți imagina un mic balon de spațiu ciupit printr-o fluctuație și fiind umplut cu doar o mică bucată de energie, care poate crește apoi în universul pe care îl vedem prin inflație.”

Filippenko suspectează, de asemenea, că ceva de-a lungul acestor linii ar putea fi adevărat.”cred că timpul în universul nostru a început cu Big Bang-ul, dar cred că am fost o fluctuație de la un predecesor, un univers mamă”, a spus Filippenko.

vom ști vreodată?

cosmologii și fizicienii lucrează din greu pentru a-și rafina teoriile și pentru a aduce primele momente ale universului într-o focalizare mai clară și mai clară. Dar vor ști vreodată cu adevărat ce s-a întâmplat la Big Bang?

este o provocare descurajantă, mai ales că cercetătorii lucrează la o eliminare de 13,7 miliarde de ani. Dar nu conta știință afară, Carroll a spus. La urma urmei, acum 100 de ani, oamenii au înțeles foarte puțin despre univers. Nu știam despre relativitatea generală, de exemplu, sau mecanica cuantică. Nu știam că universul se extinde și nu știam despre Big Bang.

„știm toate aceste lucruri acum”, a spus Carroll. „Ritmul progresului este de fapt uimitor de rapid, așa că nu aș ceda niciodată pesimismului. Nu există niciun motiv în istoria recentă a cosmologiei și fizicii să fim pesimiști cu privire la perspectivele noastre de înțelegere a Big Bang-ului.”

Albrecht a exprimat un optimism similar, spunând că s-ar putea ca într-o zi să ne dăm seama ce a existat înainte de Big Bang.

„îmi bazez speranța pe faptul că cosmologia a avut atât de mult succes”, a spus el SPACE.com. ” se pare că natura ne-a trimis un mesaj clar că putem face știință cu universul.”

puteți urmări SPACE.com scriitorul Senior Mike Wall pe Twitter: @ michaeldwall. Urmareste SPACE.com pentru cele mai recente știri despre știința spațială și explorare pe Twitter @Spacedotcom și pe Facebook.