Нашата разширяваща се Вселена: Възраст, история и други факти
(Изображение кредит: SRON)
Вселената е родена с Големия взрив като невъобразимо гореща, плътна точка. Когато Вселената беше само на 10-3.4на секунда или повече - т.е. стотна част от милиардната от трилионната част на трилионната част на секундата - тя преживява невероятен прилив на разширяване, известен като инфлация, при която самото пространство се разширява по -бързо от скоростта на светлината. През този период Вселената се удвои по размер поне 90 пъти, преминавайки от субатомни размери до почти мигновено с размер на топка за голф.
Работата, която отива в разбирането на разширяващата се вселена, идва от комбинация от теоретична физика и директни наблюдения от астрономи. В някои случаи обаче астрономите не са успели да видят преки доказателства - например случая на гравитационни вълни, свързани с космическия микровълнов фон, остатъчната радиация от Големия взрив. Предварително съобщение за откриването на тези вълни през 2014 г. беше бързо оттеглено, след като астрономите установиха, че откритият сигнал може да се обясни с прах в Млечния път.
Според НАСА, след инфлацията растежът на Вселената продължава, но с по -бавни темпове . С разширяването на пространството Вселената се охлажда и се образува материя. Една секунда след Големия взрив вселената беше изпълнена с неутрони, протони, електрони, антиелектрони, фотони и неутрино.
Свързани: Какво представлява теорията за големия взрив?
През първите три минути на Вселената светлинните елементи се раждат по време на процес, известен като нуклеосинтеза на Големия взрив. Температурите се охлаждат от 100 нонилиона (1032) Келвин до 1 милиард (109) Келвин и протоните и неутроните се сблъскаха, за да се получи деутерий, изотоп на водород . Повечето от деутерия се комбинират, за да се направят хелий и следи от литий също са генерирани.
През първите 380 000 години Вселената е била по същество твърде гореща, за да свети светлина, според френския Национален център за космически изследвания (Center National d'Etudes Spatiales, или CNES). Топлината на създаване разби атомите заедно с достатъчно сила, за да ги разбие в плътна плазма, непрозрачна супа от протони, неутрони и електрони тази разсеяна светлина като мъгла.
Приблизително 380 000 години след Големия взрив материята се е охладила достатъчно, за да се образуват атоми по време на ерата на рекомбинация, което води до прозрачен, електрически неутрален газ , според НАСА. Този комплект разхлабва първоначалната светкавица светлина, създадена по време на Големия взрив, която днес се открива като космическо микровълново фоново излъчване . След този момент обаче вселената беше потопена в тъмнина, тъй като все още не са се образували звезди или други ярки обекти.
Около 400 милиона години след Големия взрив Вселената започна да излиза от космически тъмни векове през епохата на реионизация. През това време, което продължи повече от половин милиард години, купчини газ се срутиха достатъчно, за да образуват първите звезди и галактики, чиято енергийна ултравиолетова светлина йонизира и унищожава по-голямата част от неутралния водород.
Въпреки че разширяването на Вселената постепенно се забави тъй като материята във Вселената се привлича от себе си чрез гравитацията, около 5 или 6 милиарда години след Големия взрив , според НАСА, мистериозна сила, наречена сега тъмна енергия, отново започна да ускорява разширяването на Вселената, явление, което продължава и днес.
Малко след 9 милиарда години след Големия взрив се роди нашата слънчева система.
Големият взрив
Големият взрив не е възникнал като експлозия по обичайния начин, по който човек мисли за такива неща, въпреки че може да се разбере от името му. Вселената не се е разширила в космоса, както космосът не е съществувал преди Вселената , според НАСА Вместо това е по -добре да мислим за Големия взрив като едновременното появяване на космоса навсякъде във Вселената . Вселената не се е разширила от нито едно място след Големия взрив - по -скоро самото пространство се простира и носи материята със себе си.
Тъй като Вселената по своето определение обхваща цялото пространство и време, каквито я познаваме, НАСА казва, че е така извън модела на Големия взрив да се каже в какво се разширява Вселената или какво е породило Големия взрив. Въпреки че има модели, които спекулират по тези въпроси, никой от тях все още не е направил реално изпробвани прогнози.
През 2014 г. учени от Харвард-Смитсоновския център за астрофизика обявиха, че са открили слаб сигнал в космическия микровълнов фон, който може да е първото пряко доказателство за гравитационните вълни, които сами се смятат за „пушещ пистолет“ за Големия взрив. Констатациите бяха дискутирани горещо и скоро астрономите оттеглиха резултатите си, когато разбраха, че прахът в Млечния път може да обясни техните открития. мистериозни вълнички
Кълбовидният куп NGC 6397 съдържа около 400 000 звезди и се намира на около 7 200 светлинни години от нас в южното съзвездие Ара. С приблизителна възраст от 13,5 милиарда години, той вероятно е сред първите обекти на Галактиката, които се формират след Големия взрив.(Изображение кредит: Европейска южна обсерватория)
Възраст
Понастоящем Вселената се изчислява на около 13,8 милиарда години, да дадем или отнеме 130 милиона години. За сравнение, Слънчевата система е само на около 4,6 милиарда години.
Тази оценка идва от измерването на състава на материята и енергийната плътност във Вселената. Това позволи на изследователите да изчислят колко бързо се разширяваше Вселената в миналото. С тези знания те биха могли да върнат часовника назад и екстраполирайте, когато се случи Големия взрив . Времето между тогава и сега е ерата на Вселената.
Структура
Учените смятат, че в най -ранните моменти на Вселената не е имало такава структура, за която да се говори, като материята и енергията са разпределени почти равномерно навсякъде. Според НАСА, гравитационно привличане на малки колебания в плътността на материята тогава поражда огромната мрежа от звезди, подобна на мрежата, и празнотата, която се вижда днес. Плътните области привличат все повече и повече материя чрез гравитацията и колкото по -масивни стават, толкова повече материя могат да привличат чрез гравитацията, образувайки звезди, галактики и по -големи структури, известни като клъстери, супергрупи, нишки и стени , с „големи стени“ от хиляди галактики, които достигат повече от милиард светлинни години по дължина. По -малко плътните региони не се разрастват, еволюирайки в област на привидно празно пространство, наречено празноти.
Съдържание
До преди около 30 години астрономите смятаха, че Вселената е съставена почти изцяло от обикновени атоми , или „барионна материя“, според НАСА. Напоследък обаче има все повече доказателства, които предполагат, че повечето от съставките, съставляващи Вселената, идват във форми, които не можем да видим.
Оказва се, че атомите съставляват само 4,6 % от Вселената. От останалата част 23 процента се състоят от тъмна материя, която вероятно се състои от един или повече вида субатомни частици, които взаимодействат много слабо с обикновената материя, а 72 процента се състои от тъмна енергия, която очевидно води до ускоряващото се разширяване на Вселената.
Що се отнася до атомите, с които сме запознати, се образува водород около 75 процента , докато хелият съставлява около 25 процента, като по -тежките елементи съставляват само малка част от атомите на Вселената, според НАСА.
Форма
Формата на Вселената и дали тя е ограничена или безкрайна зависи от борбата между скоростта на нейното разширяване и привличането на гравитацията. Силата на въпросното привличане зависи отчасти от плътността на материята във Вселената.
Ако плътността на Вселената надвишава определена критична стойност, тогава Вселената е „ затворен “и„ положително извити “като повърхността на сфера. Това означава, че светлинните лъчи, които първоначално са успоредни, ще се сближат бавно, в крайна сметка ще се пресекат и ще се върнат обратно в началната си точка, ако Вселената продължи достатъчно дълго. Ако е така, според НАСА, Вселената не е безкрайна, но няма край , също както площта на повърхността на сфера не е безкрайна, но няма начало или край, за които да говорим. Вселената в крайна сметка ще спре да се разширява и ще започне да се срива в себе си, така наречената „Голяма криза“.
Ако плътността на Вселената е по -малка от тази критична плътност, геометрията на пространството е отворен “и„ отрицателно извити “като повърхността на седлото. Ако е така, вселената няма граници и воля разширяване завинаги .
Ако плътността на Вселената е точно равна на критичната плътност, тогава геометрията на Вселената е апартамент „с нулева кривина като лист хартия, според НАСА. Ако е така, Вселената няма граници и ще се разширява завинаги, но скоростта на разширяване ще се увеличава постепенно приближаване към нула след безкрайно много време . Последните измервания показват, че Вселената е плоска само с 2 % марж на грешка.
Възможно е Вселената да има по -сложна форма като цяло, като изглежда, че притежава различна кривина. Например Вселената може да има форма на тор или поничка .
Разширяваща се вселена
През 20 -те години астроном Едуин Хъбъл открил Вселената не е статична . По -скоро се разширяваше; откритие, което разкрива, че Вселената очевидно е родена в Големия взрив.
След това дълго се смяташе, че гравитацията на материята във Вселената е сигурна забавяне на разширяването на Вселената . След това, през 1998 г. Космическият телескоп Хъбъл Наблюденията на много далечни свръхнови разкриха, че отдавна Вселената се е разширявала по -бавно, отколкото днес. С други думи, разширяването на Вселената не се забавя поради гравитацията, а по необясним начин се ускорява. Името на неизвестната сила, движеща това ускоряващо се разширяване, е тъмната енергия и тя остава една от най -големите загадки в науката.
Допълнителен доклад от Нола Тейлър Ред и Елизабет Хауъл, сътрудници на guesswhozoo.com.
