Redaktørens notat: Artikkelen “Universet kan være 250 ganger større enn det som er observerbart” utløste en betydelig diskusjon blant leserne våre, med flere som antydet at UT skulle ha en serie artikler om kosmologi - en Cosmology 101, hvis du vil. Den nyeste forfatteren vår, Vanessa D’Amico, som skrev den nevnte artikkelen, begynner Cosmology 101-serien i dag, og begynner helt fra begynnelsen.
Hvordan kom universet i gang? Det er et av de mest presserende spørsmålene i kosmologien, og sannsynligvis et spørsmål som vil være i nærheten en stund. Her vil jeg begynne med å forklare hva forskere tror de vet om de første formative sekundene i universets liv. Historien er mer enn sannsynlig ikke helt hva du kan tro.
I begynnelsen var det ... vel, vi vet ikke helt. En av de mest utbredte misoppfatningene i kosmologien er at universet begynte som en ufattelig liten, utenkelig tett samling av materiale som plutselig eksploderte og ga rom for rom slik vi kjenner det. Det er en rekke problemer med denne ideen, ikke minst av all antagelsen implisitt i en hendelse kalt det store ”smellet”. I sannhet, ingenting "banket." Forestillingen om en eksplosjon minner om et utvidet tidevann av materiale, som gradvis fyller rommet rundt det; Men da universet vårt ble født, var det ingen plass. Det var heller ingen tid. Det var ingen vakuum. Det var bokstavelig talt ingenting.
Så ble universet født. Ekstremt høye energier i løpet av de første 10-43 sekunder av livet gjør det veldig vanskelig for forskere å bestemme noe avgjørende om kosmos opprinnelse. Hvis kosmologer har rett i forhold til hva de tror kan ha skjedd, betyr det ikke så mye. I følge teorien om inflasjon, omtrent 10-36 sekunder gjennomgikk universet en periode med eksponentiell ekspansjon. I løpet av noen få tusendels sekund, oppblåst plass med en faktor på rundt 1078, raskt å skille ut det som en gang var tilstøtende regioner med ufravikelige avstander og sprenge små kvantumsvingninger i stoffet i romtiden.
Inflasjon er en tiltalende teori av flere årsaker. Først av alt forklarer det hvorfor vi ser på at universet er homogent og isotropisk i store skalaer - det vil si at det ser likt ut i alle retninger og for alle observatører. Det forklarer også hvorfor universet visuelt ser ut til å være flatt, snarere enn buet. Uten inflasjon krever et flatt univers et ekstremt finjustert sett med innledende forhold; Imidlertid gjør inflasjonen denne finjusteringen til et triks. En kjent analogi: bakken under føttene ser ut til å være flat (selv om vi vet at vi lever på en sfærisk planet) fordi vi mennesker er så mye mindre enn jorden. På samme måte er det oppblåste universet så enormt sammenlignet med vårt lokale synsfelt at det ser ut til å være romlig flatt.
Etter hvert som teorien gikk, ga slutten på inflasjonen plass til et univers som lignet litt mer på det vi observerer i dag. Vakuumenergien som drev inflasjonen forvandlet seg plutselig til en annen type energi - den typen som kunne skape elementære partikler. På dette tidspunktet (bare 10-32 sekunder etter universets fødsel) var omgivelsestemperaturen fremdeles altfor varm til å bygge atomer eller molekyler fra disse partiklene; men etter hvert som sekundene gikk, ekspanderte rommet og avkjølte seg til det punktet hvor kvarker kunne komme sammen og danne protoner og nøytroner. Høyenergi-fotoner fortsatte å pilke rundt, og slo kontinuerlig og spennende ladede protoner og elektroner.
Så hva skjedde videre? Hvordan ble denne kaotiske suppen av materie og stråling den enorme vidden av organisert struktur som vi ser i dag? Hva kommer til å skje med universet i fremtiden? Og hvordan vet vi at det er slik historien utfoldet seg? Sørg for å sjekke ut de neste installasjonene av Cosmology 101 for svarene på disse spørsmålene og mer!
