Articles

Oprindelse: CERN: Idéer: The Big Bang | Exploratorium

Universets historie
foto: Klik på billedet for at se en udvidet udgave af universets historie.

Vidste du, at stoffet i din krop er milliarder af år gammelt?
Ifølge de fleste astrofysikere blev alt det stof, der findes i universet i dag – herunder stoffet i mennesker, planter, dyr, jorden, stjerner og galakser – skabt i det allerførste øjeblik, som man mener er omkring 13 milliarder år siden.
Universet begyndte, mener forskerne, med hvert et lillebitte punkt af dets energi, som blev presset sammen. Dette ekstremt tætte punkt eksploderede med en ufattelig kraft og skabte stof og drev det udad for at skabe de milliarder af galakser i vores enorme univers. Astrofysikerne kaldte denne titaniske eksplosion for Big Bang.
Big Bang var som ingen anden eksplosion, man kan være vidne til på jorden i dag. For eksempel bevæger en brintbombeeksplosion, hvis centrum registrerer ca. 100 millioner grader Celsius, sig gennem luften med ca. 300 meter i sekundet. I modsætning hertil mener kosmologerne, at Big Bang slyngede energi i alle retninger med lysets hastighed (300.000.000 meter i sekundet, en million gange hurtigere end H-bomben) og anslår, at temperaturen i hele universet var 1000 billioner grader Celsius blot en lille brøkdel af et sekund efter eksplosionen. Selv kernerne af de varmeste stjerner i dagens univers er meget koldere end det.
Der er en anden vigtig egenskab ved Big Bang, som gør det unikt. Mens en eksplosion af en menneskeskabt bombe ekspanderer gennem luft, ekspanderede Big Bang ikke gennem noget som helst. Det skyldes, at der ikke var noget rum at ekspandere gennem i begyndelsen af tiden. Fysikerne mener snarere, at Big Bang skabte og strækkede selve rummet og udvidede universet.

Et afkølende, ekspanderende univers

Hubble Deep Field
foto: Space Telescope Science Institute
Da det tidlige univers afkøledes, samledes den materie, der blev produceret i Big Bang, til stjerner og galakser.

I et kort øjeblik efter Big Bang skabte den enorme varme forhold, der ikke ligner de forhold, som astrofysikere ser i universet i dag. Mens planeter og stjerner i dag er sammensat af atomer af grundstoffer som brint og silicium, mener forskerne, at universet dengang var for varmt til andet end de mest fundamentale partikler – såsom kvarker og fotoner.
Men efterhånden som universet hurtigt udvidede sig, blev energien fra Big Bang mere og mere “fortyndet” i rummet, hvilket fik universet til at afkøle. Når man åbner en ølflaske, opstår der en nogenlunde tilsvarende afkølende, ekspanderende effekt: gas, der først var indesluttet i flasken, spredes ud i luften, og øllets temperatur falder.
Den hurtige afkøling gjorde det muligt at danne stof, som vi kender det, i universet, selv om fysikerne stadig forsøger at finde ud af præcis, hvordan det skete. Omkring en ti tusindedel af et sekund efter Big Bang blev der dannet protoner og neutroner, og i løbet af få minutter klistrede disse partikler sammen og dannede atomkerner, for det meste brint og helium. Hundredtusinder af år senere satte elektroner sig fast på atomkernerne og dannede hele atomer.
Omkring en milliard år efter Big Bang fik tyngdekraften disse atomer til at samle sig i enorme gasskyer og danne samlinger af stjerner, der er kendt som galakser. Tyngdekraften er den kraft, der trækker alle objekter med masse mod hinanden – den samme kraft, der f.eks. får en bold, der kastes i luften, til at falde ned på jorden.
Hvor kommer planeter som Jorden fra? I løbet af milliarder af år “koger” stjerner brint- og heliumatomer i deres varme kerner og laver tungere grundstoffer som kulstof og ilt. Store stjerner eksploderer med tiden og sprænger disse grundstoffer ud i rummet. Dette stof kondenseres derefter til stjerner, planeter og satellitter, der udgør solsystemer som vores eget.

Hvordan ved vi, at Big Bang fandt sted?
Astrofysikere har i løbet af de sidste hundrede år afdækket en lang række overbevisende beviser til støtte for Big Bang-teorien. Blandt disse beviser er observationen af, at universet udvider sig. Ved at se på det lys, der udsendes af fjerne galakser, har forskerne fundet ud af, at disse galakser bevæger sig hurtigt væk fra vores galakse, Mælkevejen. En eksplosion som Big Bang, der sendte stof ud i luften fra et punkt, forklarer denne observation.


Vidste du, at den statiske støj på dit fjernsyn skyldes stråling, der er tilbage fra Big Bang?

En anden vigtig opdagelse var observationen af lave niveauer af mikrobølger i hele rummet. Astronomer mener, at disse mikrobølger, hvis temperatur er omkring -270 grader celsius, er resterne af den ekstremt højtemperaturstråling, der blev produceret af Big Bang.
Interessant nok kan astronomer få en idé om, hvor varmt universet var engang, ved at se på meget fjerne gasskyer gennem højtydende teleskoper. Fordi lyset fra disse skyer kan være milliarder af år om at nå frem til vores teleskoper, ser vi sådanne legemer, som de så ud for æoner siden. Og se, disse gamle gasskyer ser ud til at være varmere end yngre skyer.
Videnskabsfolk har også været i stand til at bekræfte Big Bang-teorien ved at måle de relative mængder af forskellige grundstoffer i universet. De har fundet ud af, at universet indeholder omkring 74 procent brint og 26 procent helium efter masse, de to letteste grundstoffer. Alle de andre tungere grundstoffer – herunder grundstoffer, der er almindelige på jorden, som f.eks. kulstof og ilt – udgør kun et lillebitte spor af al stof.
Så hvordan beviser dette noget om Big Bang? Videnskabsfolk har ved hjælp af teoretiske beregninger vist, at disse hyppigheder kun kan være opstået i et univers, der begyndte i en meget varm og tæt tilstand og derefter hurtigt blev afkølet og udvidet. Det er præcis den slags univers, som Big Bang-teorien forudsiger.
næste side…