The Big Bang og Origin of Everything

Hvordan begynte universet? Det er et spørsmål forskere og filosofer har tenkt gjennom historien da de så på stjernehimmelen over. Det er jobben med astronomi og astrofysikk å gi et svar. Det er imidlertid ikke lett å takle.

De første store glimtene av et svar kom fra himmelen i 1964. Det var da astronomene Arno Penzias og Robert Wilson oppdaget et mikrobølgesignal begravet i data de tok for å se etter signaler som ble sprettet fra Echo ballongsatellitter. De antok den gang at det rett og slett var uønsket støy og forsøkte å filtrere ut signalet.

Det viser seg imidlertid at det de oppdaget kom fra en tid kort tid etter begynnelsen av universet. Selv om de ikke visste det den gang, hadde de oppdaget Kosmisk mikrobølgeovnbakgrunn

Hva startet fødselen av universet? I følge fysikk sprang universet ut i eksistensen fra en singularitet - et begrep fysikere bruker for å beskrive romområdene som trosser fysikkens lover. De vet veldig lite om singulariteter, men det er kjent at slike regioner finnes i kjernene av svarte hull. Det er et område der all massen som surres sammen av et svart hull blir presset inn til et lite punkt, uendelig massivt, men også veldig, veldig lite. Se for deg å stappe Jorden til noe på størrelse med et fast stykke. En singularitet ville være mindre.

Det er ikke å si at universet begynte som et svart hull, men. En slik antagelse vil reise spørsmålet om noe eksisterende før Big Bang, som er ganske spekulativ. Per definisjon eksisterte ingenting før begynnelsen, men det faktum skaper flere spørsmål enn svar. Hvis det for eksempel ikke eksisterte noe før Big Bang, hva gjorde at singulariteten ble opprettet i utgangspunktet? Det er et "gotcha" -spørsmål astrofysikere fremdeles prøver å forstå.

Imidlertid, når singulariteten ble opprettet (uansett hvordan det skjedde), har fysikere en god ide om hva som skjedde videre. Universet var i en varm, tett tilstand og begynte å utvide seg gjennom en prosess kalt inflasjon. Det gikk fra veldig liten og veldig tett, til en veldig varm tilstand. Deretter avkjølte den seg etter hvert som den ekspanderte. Denne prosessen blir nå referert til som Big Bang, et begrep som først ble myntet av Sir Fred Hoyle under en British Broadcasting Corporation (BBC) radiokringkasting i 1950.

Selv om begrepet innebærer en slags eksplosjon, var det virkelig ikke et utbrudd eller et smell. Det var virkelig den raske utvidelsen av rom og tid. Tenk på det som å blåse opp en ballong: når noen blåser luft inn, utvides utsiden av ballongen utover.

Det ganske tidlige universet (på et tidspunkt noen få brøkdeler av et sekund etter at Big Bang begynte) var ikke bundet av fysikkens lover slik vi kjenner dem i dag. Så ingen kan forutsi med stor nøyaktighet hvordan universet så ut på den tiden. Likevel, forskere ha vært i stand til å konstruere en tilnærmet representasjon av hvordan universet utviklet seg.

For det første var spedbarnsuniverset opprinnelig så varmt og tett at til og med elementære partikler slik som protoner og nøytroner ikke kunne eksistere. I stedet forskjellige typer saken (kalt materie og anti-materie) kolliderte sammen og skapte ren energi. Da universet begynte å kjøle seg i løpet av de første minuttene, begynte protoner og nøytroner å danne seg. Langsomt kom protoner, nøytroner og elektroner sammen for å danne hydrogen og små mengder helium. I løpet av milliarder av år som fulgte, dannet det seg stjerner, planeter og galakser for å skape det nåværende universet.

Så tilbake til Penzias og Wilson og CMB. Hva de fant (og som de vant a Nobel pris), blir ofte beskrevet som “ekkoet” fra Big Bang. Den etterlot seg en signatur, akkurat som et ekko hørt i en canyon representerer en "signatur" av den originale lyden. Forskjellen er at i stedet for et hørbart ekko, er Big Bangs ledetråd en varmesignatur over hele plassen. Denne signaturen er spesielt studert av Cosmic Background Explorer (COBE) romskipet og Wilkinson Mikrobølgeovn Anisotropy Probe (WMAP). Dataene deres gir de klareste bevisene for den kosmiske fødselshendelsen.

Mens Det store smellet teori er den mest aksepterte modellen som forklarer universets opprinnelse og støttes av alle observasjonsbevisene, er det andre modeller som bruker de samme bevisene for å fortelle litt annerledes historie.

Noen teoretikere hevder at Big Bang-teorien er basert på en falsk forutsetning - at universet er bygget på en stadig voksende romtid. De antyder et statisk univers, som er det som opprinnelig ble spådd av Einsteins teori om generell relativitet. Einsteins teori ble først senere modifisert for å imøtekomme måten universet ser ut til å utvide. Og utvidelse er en stor del av historien, spesielt når det innebærer eksistensen av mørk energi. Endelig ser det ut til at en omberegning av universets masse støtter Big Bang-teorien om hendelser.

Mens vår forståelse av de faktiske hendelsene fremdeles er ufullstendig, er CMB-data med på å forme teoriene som forklarer fødselen av kosmos. Uten Big Bang kunne ingen stjerner, galakser, planeter eller liv eksistere.

• Big Bang er navnet som ble gitt til fødselshendelsen i universet.
• Big Bang antas å ha skjedd da noe startet av utvidelsen av en bitteliten singularitet, for rundt 13,8 milliarder år siden.
• Lys fra kort tid etter Big Bang kan påvises som den kosmiske mikrobølgestrålingen (CMB). Det representerer lys fra en tid da det nyfødte universet lyser opp 380 000 år etter at Big Bang skjedde.

• "Det store smellet." NASA, NASA, www.nasa.gov/subject/6890/the-big-bang/.
• NASA, NASA, science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-powered-the-big-bang.
• “Origins of the Universe.” National Geographic, National Geographic, 24. apr. 2017, www.nationalgeographic.com/science/space/universe/origins-of-the-universe/.

Oppdatert og redigert av Carolyn Collins Petersen.