Η Μεγάλη Έκρηξη και η Προέλευση του Όλα

Πώς ξεκίνησε το σύμπαν; Αυτή είναι μια ερώτηση που έχουν σκεφθεί οι επιστήμονες και οι φιλόσοφοι καθ 'όλη την ιστορία καθώς κοίταζαν τον αστρικό ουρανό πάνω. Είναι η δουλειά της αστρονομίας και της αστροφυσικής να δώσει μια απάντηση. Ωστόσο, δεν είναι εύκολο να αντιμετωπιστεί.

Τα πρώτα μεγάλα λάμψη μιας απάντησης ήρθαν από τον ουρανό το 1964. Τότε, οι αστρονόμοι Arno Penzias και Robert Wilson ανακάλυψαν ένα σήμα μικροκυμάτων που είχε ταφεί στα δεδομένα που έπαιρναν για να αναζητήσουν σήματα που αναπηδήθηκαν από τους δορυφόρους μπαλόνι Echo. Υπολόγισαν τότε ότι ήταν απλά ανεπιθύμητος θόρυβος και προσπάθησε να φιλτράρει το σήμα.

Ωστόσο, αποδεικνύεται ότι αυτό που ανιχνεύθηκε έρχεται από μια εποχή λίγο μετά την αρχή του σύμπαντος. Αν και δεν το γνώριζαν τότε, είχαν ανακαλύψει το

Τι ξεκίνησε τη γέννηση του σύμπαντος; Σύμφωνα με τη φυσική, το σύμπαν ξεκινάει από μια μοναδικότητα - ένας όρος που οι φυσικοί χρησιμοποιούν για να περιγράψουν περιοχές του χώρου που αψηφούν τους νόμους της φυσικής. Ξέρουν πολύ λίγα για τις ιδιαιτερότητες, αλλά είναι γνωστό ότι τέτοιες περιοχές υπάρχουν στους πυρήνες του μαύρες τρύπες. Είναι μια περιοχή όπου όλη η μάζα που μαζεύεται από μια μαύρη τρύπα πιέζεται σε ένα μικροσκοπικό σημείο, απείρως μαζική, αλλά και πολύ, πολύ μικρή. Φανταστείτε να γεμίζετε τη Γη σε κάτι το μέγεθος ενός ακριβείας. Μια ιδιαιτερότητα θα ήταν μικρότερη.

Αυτό δεν σημαίνει ότι το σύμπαν ξεκίνησε ως μαύρη τρύπα. Μια τέτοια υπόθεση θα έθετε το ζήτημα του υπάρχοντος πριν το Big Bang, το οποίο είναι αρκετά κερδοσκοπικό. Εξ ορισμού, δεν υπήρχε τίποτα πριν από την αρχή, αλλά το γεγονός αυτό δημιουργεί περισσότερες ερωτήσεις παρά απαντήσεις. Για παράδειγμα, αν δεν υπήρχε τίποτα πριν από το Big Bang, τι προκάλεσε την αφύπνιση; Είναι μια ερώτηση "gotcha" που οι αστροφυσικοί προσπαθούν ακόμα να καταλάβουν.

Ωστόσο, μόλις δημιουργήθηκε η ιδιαιτερότητα (ό, τι συνέβη), οι φυσικοί έχουν μια καλή ιδέα για το τι συνέβη στη συνέχεια. Το σύμπαν ήταν σε μια ζεστή, πυκνή κατάσταση και άρχισε να επεκτείνεται μέσω μιας διαδικασίας που λέγεται πληθωρισμός. Πήγε από πολύ μικρές και πολύ πυκνές, σε πολύ καυτό κατάσταση. Στη συνέχεια, ψύχθηκε καθώς επεκτάθηκε. Αυτή η διαδικασία αναφέρεται τώρα ως η Μεγάλη Έκρηξη, ένας όρος που επινοήθηκε πρώτα από τον Sir Fred Hoyle κατά τη διάρκεια μιας ραδιοφωνικής εκπομπής του Βρετανικού Broadcasting Corporation (BBC) το 1950.

Αν και ο όρος συνεπάγεται κάποιο είδος έκρηξης, δεν υπήρξε πραγματικά ξέσπασμα ή έκρηξη. Ήταν πραγματικά η ταχεία επέκταση του χώρου και του χρόνου. Σκεφτείτε το σαν να φυσώντας ένα μπαλόνι: καθώς κάποιος φυσάει αέρα, το εξωτερικό του μπαλονιού εκτείνεται προς τα έξω.

Το πολύ πρώιμο σύμπαν (σε μια στιγμή λίγα κλάσματα του δευτερολέπτου μετά την έναρξη της Μεγάλης Έκρηξης) δεν δεσμεύτηκε από τους νόμους της φυσικής όπως τους γνωρίζουμε σήμερα. Έτσι, κανείς δεν μπορεί να προβλέψει με μεγάλη ακρίβεια τι το σύμπαν έμοιαζε εκείνη την εποχή. Ωστόσο, οι επιστήμονες έχω ήταν σε θέση να κατασκευάσει μια κατά προσέγγιση αναπαράσταση του πώς εξελίχθηκε το σύμπαν.

Πρώτον, το νηπιακό σύμπαν ήταν αρχικά τόσο ζεστό και πυκνό που ακόμη και στοιχειώδη σωματίδια όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια δεν θα μπορούσαν να υπάρξουν. Αντ 'αυτού, διαφορετικοί τύποι ύλη (που ονομάζεται ύλη και αντι-ύλη) συγκρούονται μαζί, δημιουργώντας καθαρή ενέργεια. Καθώς το σύμπαν άρχισε να κρυώνει κατά τα πρώτα λεπτά, άρχισαν να σχηματίζονται πρωτόνια και νετρόνια. Αργά, πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια ήρθαν μαζί για να σχηματίσουν υδρογόνο και μικρές ποσότητες ηλίου. Κατά τη διάρκεια των δισεκατομμυρίων ετών που ακολούθησαν, σχηματίστηκαν άστρα, πλανήτες και γαλαξίες για να δημιουργήσουν το σημερινό σύμπαν.

Έτσι, πίσω στο Penzias και Wilson και το CMB. Αυτό που βρήκαν (και για το οποίο κέρδισαν βραβείο Νόμπελ), συχνά περιγράφεται ως η "ηχώ" του Big Bang. Άφησε πίσω της μια υπογραφή από μόνη της, ακριβώς όπως μια ηχώ που ακούγεται σε ένα φαράγγι αντιπροσωπεύει μια «υπογραφή» του αρχικού ήχου. Η διαφορά είναι ότι αντί για ακουστική ηχώ, η ένδειξη της Μεγάλης Έκρηξης είναι μια υπογραφή θερμότητας σε όλο το διάστημα. Η υπογραφή αυτή έχει μελετηθεί ειδικά από το διαστημικό σκάφος Cosmic Background Explorer (COBE) και το Ανιχνευτής ανισοτροπίας μικροκυμάτων Wilkinson (WMAP). Τα δεδομένα τους παρέχουν τις σαφέστερες ενδείξεις για το συμβάν γέννησης κοσμικής.

Ενώ το Μεγάλη έκρηξη η θεωρία είναι το πιο ευρέως αποδεκτό μοντέλο που εξηγεί την προέλευση του σύμπαντος και υποστηρίζεται από όλους τα παρατηρητικά στοιχεία, υπάρχουν και άλλα μοντέλα που χρησιμοποιούν τα ίδια στοιχεία για να πουν ένα ελαφρώς διαφορετικό ιστορία.

Μερικοί θεωρητικοί υποστηρίζουν ότι η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης βασίζεται σε μια ψευδή προϋπόθεση - ότι το σύμπαν είναι χτισμένο σε έναν διαρκώς αυξανόμενο χώρο-χρόνο. Προτείνουν ένα στατικό σύμπαν, το οποίο προέβλεπε αρχικά η θεωρία του Αϊνστάιν γενική σχετικότητα. Η θεωρία του Αϊνστάιν τροποποιήθηκε αργότερα για να φιλοξενήσει τον τρόπο που το σύμπαν φαίνεται να επεκτείνεται. Και, η επέκταση είναι ένα μεγάλο μέρος της ιστορίας, ιδιαίτερα καθώς περιλαμβάνει την ύπαρξη σκοτεινή ενέργεια. Τέλος, ένας επανυπολογισμός της μάζας του σύμπαντος φαίνεται να υποστηρίζει τη θεωρία των γεγονότων του Big Bang.

Αν και η κατανόησή μας για τα πραγματικά γεγονότα εξακολουθεί να είναι ελλιπής, τα δεδομένα CMB συμβάλλουν στη διαμόρφωση των θεωριών που εξηγούν τη γέννηση του Κόσμου. Χωρίς τη Μεγάλη Έκρηξη, δεν θα υπήρχαν αστέρια, γαλαξίες, πλανήτες ή ζωή.

• Το Big Bang είναι το όνομα που δόθηκε στο γεγονός γέννησης του σύμπαντος.
• Η Μεγάλη Έκρηξη πιστεύεται ότι συνέβη όταν κάτι ξεκίνησε την επέκταση μιας μικροσκοπικής ιδιαιτερότητας, περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.
• Το φως από λίγο μετά το Big Bang είναι ανιχνεύσιμο ως η κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία (CMB). Αντιπροσωπεύει το φως από τη στιγμή που το νεογέννητο σύμπαν φωτίστηκε περίπου 380.000 χρόνια μετά την επέλευση του Big Bang.

• "Η μεγάλη έκρηξη." NASA, NASA, www.nasa.gov/subject/6890/the-big-bang/.
• NASA, NASA, science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-powered-the-big-bang.
• "Η προέλευση του σύμπαντος." National Geographic, National Geographic, 24 Απρ. 2017, www.nationalgeographic.com/science/space/universe/origins-of-the-universe/.

Ενημερώθηκε και επεξεργάστηκε από Carolyn Collins Petersen.