Articles

Ursprung: CERN: Idéer: Big Bang | Exploratorium

Universets historia
: Klicka på bilden för att se en utökad version av universums historia.

Visste du att materian i din kropp är miljarder år gammal?
Enligt de flesta astrofysiker skapades all materia som finns i universum idag – inklusive materia i människor, växter, djur, jorden, stjärnor och galaxer – i det allra första ögonblicket i tiden, som tros vara för cirka 13 miljarder år sedan.
Vetenskapsmännen tror att universum började med att vartenda korn av dess energi sattes fast i en mycket liten punkt. Denna extremt täta punkt exploderade med ofattbar kraft, skapade materia och drev den utåt för att skapa de miljarder galaxer som finns i vårt enorma universum. Astrofysikerna kallade denna titaniska explosion för Big Bang.
Big Bang liknade ingen explosion som du kan bevittna på jorden idag. Till exempel rör sig en vätebombsexplosion, vars centrum registrerar cirka 100 miljoner grader Celsius, genom luften med cirka 300 meter per sekund. Kosmologer tror däremot att Big Bang slungade energi i alla riktningar med ljusets hastighet (300 000 000 meter per sekund, en miljon gånger snabbare än H-bomben) och uppskattar att temperaturen i hela universum var 1 000 biljoner grader Celsius bara en liten bråkdel av en sekund efter explosionen. Till och med kärnorna i de hetaste stjärnorna i dagens universum är mycket svalare än så.
Det finns en annan viktig egenskap hos Big Bang som gör den unik. Medan en explosion av en konstgjord bomb expanderar genom luft, expanderade Big Bang inte genom någonting. Det beror på att det inte fanns något utrymme att expandera genom i början av tiden. Fysikerna tror snarare att Big Bang skapade och sträckte ut själva rymden och expanderade universum.

Ett kylande, expanderande universum

Hubble Deep Field
foto: När det tidiga universum svalnade samlades den materia som producerades i Big Bang till stjärnor och galaxer.

Under en kort stund efter Big Bang skapade den enorma värmen förhållanden som inte liknar de förhållanden som astrofysiker ser i universum idag. Medan planeter och stjärnor i dag består av atomer av grundämnen som väte och kisel, tror forskarna att universum på den tiden var för varmt för något annat än de mest grundläggande partiklarna – som kvarkar och fotoner.
Men när universum snabbt expanderade blev energin från Big Bang mer och mer “utspädd” i rymden, vilket ledde till att universum svalnade. Att öppna en ölflaska resulterar i en ungefär likartad kylande, expanderande effekt: gasen, som en gång var instängd i flaskan, sprids ut i luften, och temperaturen på ölet sjunker.
En snabb nedkylning gjorde det möjligt för materia som vi känner till att bildas i universum, även om fysikerna fortfarande försöker ta reda på exakt hur detta hände. Ungefär en tiotusendedel av en sekund efter Big Bang bildades protoner och neutroner, och inom några få minuter fastnade dessa partiklar tillsammans och bildade atomkärnor, mestadels väte och helium. Hundratusentals år senare fastnade elektroner vid atomkärnorna för att bilda kompletta atomer.
Omkring en miljard år efter Big Bang fick gravitationen dessa atomer att samlas i enorma gasmoln och bildade samlingar av stjärnor som kallas galaxer. Gravitation är den kraft som drar alla föremål med massa mot varandra – samma kraft som till exempel får en boll som kastas i luften att falla till jorden.
Varifrån kommer planeter som jorden? Under miljarder år “kokar” stjärnor väte- och heliumatomer i sina heta kärnor till tyngre grundämnen som kol och syre. Stora stjärnor exploderar med tiden och spränger dessa grundämnen ut i rymden. Denna materia kondenseras sedan till stjärnor, planeter och satelliter som utgör solsystem som vårt eget.

Hur vet vi att Big Bang inträffade?
Astrofysiker har under de senaste hundra åren upptäckt en hel del övertygande bevis som stöder Big Bang-teorin. Bland dessa bevis finns observationen att universum expanderar. Genom att titta på ljus som sänds ut av avlägsna galaxer har forskarna upptäckt att dessa galaxer snabbt rör sig bort från vår galax, Vintergatan. En explosion som Big Bang, som skickade materia att flyga utåt från en punkt, förklarar denna observation.


Vet du att det statiska bruset på din tv orsakas av strålning som är kvar från Big Bang?

En annan viktig upptäckt var observationen av låga nivåer av mikrovågor i rymden. Astronomer tror att dessa mikrovågor, vars temperatur är cirka -270 grader Celsius, är resterna av den extremt högtempererade strålning som producerades av Big Bang.
Interessant nog kan astronomer få en uppfattning om hur varmt universum brukade vara genom att titta på mycket avlägsna gasmoln genom högeffektiva teleskop. Eftersom ljuset från dessa moln kan ta miljarder år att nå våra teleskop ser vi sådana kroppar som de såg ut för eoner sedan. Och se, dessa gamla gasmoln verkar vara varmare än yngre moln.
Vetenskapsmännen har också kunnat bekräfta Big Bang-teorin genom att mäta de relativa mängderna av olika grundämnen i universum. De har funnit att universum innehåller ungefär 74 procent väte och 26 procent helium i massa, de två lättaste grundämnena. Alla andra tyngre grundämnen – inklusive grundämnen som är vanliga på jorden, t.ex. kol och syre – utgör bara ett litet spår av all materia.
Hur bevisar detta något om Big Bang? Forskare har med hjälp av teoretiska beräkningar visat att dessa halter bara kan ha skapats i ett universum som började i ett mycket varmt och tätt tillstånd och sedan snabbt svalnade och expanderade. Detta är exakt den typ av universum som Big Bang-teorin förutsäger.
nästa sida…