Articles

Eredet: CERN: Ötletek: CERN: Az ősrobbanás | Exploratorium

A világegyetem története
fénykép: CERN
A képre kattintva megtekintheti az Univerzum kibővített történetét.

Tudtad, hogy a testedben lévő anyag több milliárd éves?
A legtöbb asztrofizikus szerint a világegyetemben ma található összes anyag – beleértve az emberekben, növényekben, állatokban, a Földben, csillagokban és galaxisokban található anyagot – az idő legelső pillanatában jött létre, amit körülbelül 13 milliárd évvel ezelőttre becsülnek.
A tudósok szerint a világegyetem úgy kezdődött, hogy minden energiafoltja egy nagyon apró pontba szorult. Ez a rendkívül sűrű pont elképzelhetetlen erővel felrobbant, anyagot hozott létre, és azt kifelé lökte, hogy létrehozza a mi hatalmas világegyetemünk milliárdnyi galaxisát. Az asztrofizikusok ezt a gigantikus robbanást nevezték el ősrobbanásnak.
A Nagy Bumm olyan robbanás volt, amilyennek ma a Földön nem lehetünk tanúi. Például egy hidrogénbomba robbanása, amelynek középpontja körülbelül 100 millió Celsius-fokot regisztrál, másodpercenként körülbelül 300 méteres sebességgel mozog a levegőben. Ezzel szemben a kozmológusok úgy vélik, hogy az ősrobbanás minden irányba fénysebességgel (300 000 000 méter per másodperc, azaz milliószor gyorsabban, mint a H-bomba) lökte ki az energiát, és becslések szerint az egész világegyetem hőmérséklete 1000 trillió Celsius-fok volt a másodperc töredékére a robbanás után. Még a mai világegyetem legforróbb csillagainak magjai is sokkal hűvösebbek ennél.
Az ősrobbanásnak van még egy fontos tulajdonsága, ami egyedülállóvá teszi. Míg egy ember által készített bomba robbanása a levegőn keresztül tágul ki, addig az ősrobbanás nem tágult ki semmin keresztül. Ez azért van, mert az idők kezdetén nem volt tér, amin keresztül tágulhatott volna. A fizikusok szerint az ősrobbanás inkább magát a teret hozta létre és nyújtotta ki, kitágítva ezzel a világegyetemet.

A hűlő, táguló univerzum

Hubble Deep Field
fotó: Space Telescope Science Institute
Amint a korai világegyetem lehűlt, az ősrobbanás során keletkezett anyag csillagokká és galaxisokká gyűlt össze.

Az ősrobbanás után egy rövid pillanatra a hatalmas hő olyan körülményeket teremtett, amilyeneket az asztrofizikusok ma nem látnak a világegyetemben. Míg a bolygók és csillagok ma olyan elemek atomjaiból állnak, mint a hidrogén és a szilícium, a tudósok úgy vélik, hogy az akkori világegyetem túl forró volt a legalapvetőbb részecskéken — például a kvarkokon és a fotonokon — kívül bármi máshoz.
De ahogy a világegyetem gyorsan tágult, az ősrobbanás energiája egyre jobban “felhígult” a térben, ami miatt a világegyetem lehűlt. Egy sörösüveg felpattintása nagyjából hasonló lehűlő, táguló hatást eredményez: az üvegbe egyszer már bezárt gáz szétterjed a levegőben, és a sör hőmérséklete csökken.
A gyors lehűlés tette lehetővé, hogy az általunk ismert anyag kialakuljon a világegyetemben, bár a fizikusok még mindig próbálják kitalálni, hogy ez pontosan hogyan történt. Körülbelül egy tízezredmásodperccel az ősrobbanás után protonok és neutronok keletkeztek, és néhány percen belül ezek a részecskék egymáshoz tapadtak, hogy atommagokat, főként hidrogént és héliumot alkossanak. Több százezer évvel később elektronok tapadtak az atommagokhoz, hogy teljes atomokat alkossanak.
Nagyjából egymilliárd évvel az ősrobbanás után a gravitáció hatására ezek az atomok hatalmas gázfelhőkbe gyűltek össze, és galaxisoknak nevezett csillaghalmazokat alkottak. A gravitáció az az erő, amely minden tömeggel rendelkező tárgyat egymás felé húz — ugyanaz az erő, amely miatt például egy levegőbe dobott labda a földre esik.
Honnan származnak a Földhöz hasonló bolygók? Több milliárd év alatt a csillagok forró magjukban hidrogén- és héliumatomokat “főznek”, hogy nehezebb elemeket, például szenet és oxigént hozzanak létre. A nagy csillagok idővel felrobbanva kilövik ezeket az elemeket az űrbe. Ez az anyag aztán csillagokká, bolygókká és műholdakká sűrűsödik, amelyek a miénkhez hasonló naprendszereket alkotják.

Honnan tudjuk, hogy az ősrobbanás megtörtént?
Asztrofizikusok az elmúlt száz évben számos meggyőző bizonyítékot tártak fel az ősrobbanás elméletének alátámasztására. E bizonyítékok között szerepel az a megfigyelés, hogy a világegyetem tágul. A távoli galaxisok által kibocsátott fényt vizsgálva a tudósok megállapították, hogy ezek a galaxisok gyorsan távolodnak a mi galaxisunktól, a Tejútrendszertől. Az ősrobbanáshoz hasonló robbanás, amely az anyagot egy pontból kifelé repítette, magyarázza ezt a megfigyelést.


Tudtad, hogy a televíziódban lévő statikus zajt az ősrobbanásból visszamaradt sugárzás okozza?

A másik fontos felfedezés a mikrohullámok alacsony szintjének megfigyelése volt az űrben. A csillagászok úgy vélik, hogy ezek a mikrohullámok, amelyek hőmérséklete körülbelül -270 Celsius-fok, az ősrobbanás során keletkezett rendkívül magas hőmérsékletű sugárzás maradványai.
Érdekes, hogy a csillagászok képet kaphatnak arról, hogy a világegyetem milyen forró volt korábban, ha nagy teljesítményű távcsöveken keresztül nagyon távoli gázfelhőket vizsgálnak. Mivel e felhők fénye évmilliárdokig is eltarthat, amíg eléri a távcsöveinket, az ilyen égitesteket úgy látjuk, ahogyan azok évmilliárdokkal ezelőtt megjelentek. És lám, ezek az ősi gázfelhők forróbbnak tűnnek, mint a fiatalabbak.
A tudósok a világegyetemben lévő különböző elemek relatív mennyiségének mérésével is képesek voltak alátámasztani az ősrobbanás elméletét. Azt találták, hogy a világegyetem körülbelül 74 tömegszázalékban hidrogént és 26 tömegszázalékban héliumot tartalmaz, a két legkönnyebb elemet. Az összes többi nehezebb elem – beleértve a Földön gyakori elemeket, mint például a szén és az oxigén – az anyagnak csak egy parányi részét teszi ki.
Hogyan bizonyít ez bármit is az ősrobbanásról? A tudósok elméleti számítások segítségével kimutatták, hogy ezek a bőségek csak egy olyan világegyetemben jöhettek létre, amely nagyon forró, sűrű állapotban kezdődött, majd gyorsan lehűlt és kitágult. Ez pontosan az a fajta világegyetem, amelyet az ősrobbanás elmélete megjósol.
következő oldal…