Articles

Origini: CERN: Idei: Big Bang | Exploratorium

Istoria Universului
foto: CERN
Click pe fotografie pentru a vedea extins Istoria Universului.

Știați că materia din corpul dumneavoastră are o vechime de miliarde de ani?
Potrivit majorității astrofizicienilor, toată materia care se găsește astăzi în univers – inclusiv materia din oameni, plante, animale, Pământ, stele și galaxii – a fost creată în primul moment al timpului, despre care se crede că a fost în urmă cu aproximativ 13 miliarde de ani.
Universul a început, cred oamenii de știință, cu fiecare fărâmă din energia sa înghesuită într-un punct foarte mic. Acest punct extrem de dens a explodat cu o forță inimaginabilă, creând materie și propulsând-o spre exterior pentru a forma miliardele de galaxii ale vastului nostru univers. Astrofizicienii au numit această explozie titanică Big Bang.
Big Bang-ul nu a semănat cu nicio explozie la care ați putea asista astăzi pe Pământ. De exemplu, explozia unei bombe cu hidrogen, al cărei centru înregistrează aproximativ 100 de milioane de grade Celsius, se deplasează prin aer cu aproximativ 300 de metri pe secundă. În schimb, cosmologii cred că Big Bang-ul a aruncat energia în toate direcțiile cu viteza luminii (300.000.000 de metri pe secundă, de un milion de ori mai rapid decât bomba H) și estimează că temperatura întregului univers era de 1.000 de trilioane de grade Celsius la doar o mică fracțiune de secundă după explozie. Chiar și nucleele celor mai fierbinți stele din universul actual sunt mult mai reci decât atât.
Există o altă calitate importantă a Big Bang-ului care îl face unic. În timp ce o explozie a unei bombe artizanale se extinde prin aer, Big Bang-ul nu s-a extins prin nimic. Acest lucru se datorează faptului că la începutul timpului nu exista spațiu prin care să se extindă. Mai degrabă, fizicienii cred că Big Bang-ul a creat și a întins spațiul însuși, extinzând universul.

Un univers care se răcește și se extinde

Hubble Deep Field
foto: Space Telescope Science Institute
Pe măsură ce universul timpuriu s-a răcit, materia produsă în Big Bang s-a adunat în stele și galaxii.

Pentru un scurt moment după Big Bang, căldura imensă a creat condiții diferite de orice condiții pe care astrofizicienii le văd astăzi în univers. În timp ce planetele și stelele de astăzi sunt compuse din atomi de elemente precum hidrogenul și siliciul, oamenii de știință cred că universul de atunci era prea fierbinte pentru orice altceva în afară de cele mai fundamentale particule – precum quarcurile și fotonii.
Dar pe măsură ce universul s-a extins rapid, energia Big Bang-ului a devenit din ce în ce mai “diluată” în spațiu, ceea ce a dus la răcirea universului. Deschizând o sticlă de bere rezultă un efect de răcire și expansiune aproximativ similar: gazul, odată limitat în sticlă, se răspândește în aer, iar temperatura berii scade.
Răcirea rapidă a permis formarea materiei, așa cum o cunoaștem noi, în univers, deși fizicienii încă încearcă să înțeleagă exact cum s-a întâmplat acest lucru. La aproximativ o zecime de miime de secundă după Big Bang, s-au format protoni și neutroni, iar în câteva minute aceste particule s-au lipit între ele pentru a forma nuclee atomice, în principal hidrogen și heliu. Sute de mii de ani mai târziu, electronii s-au lipit de nuclee pentru a forma atomi compleți.
La aproximativ un miliard de ani după Big Bang, gravitația a făcut ca acești atomi să se adune în nori uriași de gaz, formând colecții de stele cunoscute sub numele de galaxii. Gravitația este forța care atrage orice obiect cu masă unul spre celălalt – aceeași forță, de exemplu, care face ca o minge aruncată în aer să cadă pe pământ.
De unde provin planetele precum Pământul? De-a lungul a miliarde de ani, stelele “gătesc” atomi de hidrogen și heliu în nucleele lor fierbinți pentru a obține elemente mai grele precum carbonul și oxigenul. Stelele mari explodează în timp, aruncând aceste elemente în spațiu. Această materie se condensează apoi în stele, planete și sateliți care alcătuiesc sisteme solare precum cel al nostru.

Cum știm că a avut loc Big Bang-ul?
Astrofizicienii au descoperit o mare cantitate de dovezi convingătoare în ultima sută de ani pentru a susține teoria Big Bang-ului. Printre aceste dovezi se numără observarea faptului că universul este în expansiune. Observând lumina emisă de galaxiile îndepărtate, oamenii de știință au descoperit că aceste galaxii se îndepărtează rapid de galaxia noastră, Calea Lactee. O explozie precum Big Bang-ul, care a trimis materia să zboare spre exterior dintr-un punct, explică această observație.


Știați că zgomotul static de la televizor este cauzat de radiațiile rămase de la Big Bang?

O altă descoperire critică a fost observarea unor niveluri scăzute de microunde în tot spațiul. Astronomii cred că aceste microunde, a căror temperatură este de aproximativ -270 de grade Celsius, sunt rămășițele radiațiilor de temperatură extrem de ridicată produse de Big Bang.
În mod interesant, astronomii își pot face o idee despre cât de fierbinte era universul prin observarea norilor de gaz foarte îndepărtați prin telescoape de mare putere. Deoarece lumina provenită din acești nori poate avea nevoie de miliarde de ani pentru a ajunge la telescoapele noastre, vedem astfel de corpuri așa cum au apărut cu eoni în urmă. Iată că acești nori vechi de gaz par a fi mai fierbinți decât norii mai tineri.
Cercetătorii au reușit, de asemenea, să susțină teoria Big Bang prin măsurarea cantităților relative ale diferitelor elemente din univers. Ei au descoperit că universul conține aproximativ 74% hidrogen și 26% heliu ca masă, cele mai ușoare două elemente. Toate celelalte elemente mai grele – inclusiv elementele comune pe Pământ, cum ar fi carbonul și oxigenul – reprezintă doar o mică parte din toată materia.
Și cum dovedește acest lucru ceva despre Big Bang? Oamenii de știință au demonstrat, folosind calcule teoretice, că aceste abundențe ar fi putut fi realizate doar într-un univers care a început într-o stare foarte fierbinte și densă, iar apoi s-a răcit și s-a extins rapid. Acesta este exact tipul de univers pe care îl prezice teoria Big Bang.
pagina următoare…