Big Bang: Universets begyndelse og kosmologi forklaret
Udforsk Big Bang: Universets begyndelse, 13,8 mia. år, og moderne kosmologi forklaret klart — fra singularitet til galakser og universets fortsatte udvidelse.
Big Bang er en videnskabelig teori om, hvordan universet startede og siden har udviklet sig til det, der indeholder de stjerner og galakser, vi ser i dag. Begrebet dækker den førende forklaring på universets historie fra de tidligste øjeblikke til nu. Nogle alternative idéer—fx Steady State-teorien og plasmakosmologien—hævdede tidligere, at universet hverken har begyndelse eller slutning, men de fleste observationer peger i dag på en model med en begyndelse.
Hvad beskriver teorien?
Ifølge teorien var universet ved begyndelsen ekstremt varmt, lille og tæt — en tilstand uden stjerner, atomer, form eller struktur, nogle gange omtalt som en "singularitet". I løbet af de første øjeblikke udvidede rummet sig dramatisk (et fænomen der i visse modeller kaldes inflation), og dette blev starten på en proces, hvor partikler og senere atomer kunne dannes. Over tid dannede disse materialer stjerner, galakser og de større strukturer, vi i dag kan observere. Denne udvidelse og afkøling har stået på i cirka 13,8 milliarder år, og universet udvider sig fortsat og bliver koldere.
Beviser for Big Bang
Der er flere uafhængige observationer, som støtter Big Bang-modellen:
- Udvidelsen af universet: Observationer af, at fjerne galakser bevæger sig væk fra os, viser, at rummet udvider sig (Hubble-loven).
- Den kosmiske mikrobølgebaggrund: En næsten ensartet stråling, som fylder hele rummet og har en temperatur på cirka 2,7 K, er restvarme fra det tidlige, varme univers.
- Grundstoffernes fordeling: Andelen af lette grundstoffer som hydrogen, helium og lithium kan forklares ved nukleosyntese i det tidlige univers.
- Storskala struktur: Fordelingen af galakser og galaksehobe stemmer overens med modeller, hvor små tætheder i det tidlige univers vokser via tyngdekraften.
Tidslinje for de tidlige faser
En forenklet oversigt over centrale faser i den tidlige udvikling:
- Planck-epoken: Meget tidlige tider, hvor kvante- og tyngdekraftsvirkninger begge er vigtige, og hvor vores nuværende teorier ikke kan beskrive forholdene fuldstændigt.
- Inflation: En mulig ekstremt hurtig udvidelsesfase, som glatter og forklarer visse egenskaber ved baggrundsstrålingen.
- Kvark- og hadron-epoker: De fundamentale partikler dannes og kombineres til protoner og neutroner.
- Primordial nukleosyntese: I de første minutter dannes størstedelen af universets helium og spor af andre lette grundstoffer.
- Rekombination: Efter cirka 380.000 år kombinerer elektroner sig med protoner og heliumkerner, så atomer dannes; universet bliver gennemsigtigt, og den kosmiske baggrundsstråling frigives.
- Strukturdannelse: Over hundreder af millioner af år samles materie til de første stjerner og galakser.
Hvad menes med "singularitet"?
Ordet "singularitet" bruges ofte i populærformuleringer om Big Bang for at beskrive en tilstand, hvor tætheden og temperaturen går mod uendelig i de klassiske ligninger. Moderne fysik peger dog på, at disse ligninger bryder sammen ved så ekstreme forhold, og at en fuldstændig kvanteteorie for tyngdekraften sandsynligvis vil ændre billedet. Derfor siger mange forskere i dag, at Big Bang beskriver begyndelsen af den kendte udvikling af rummet og tiden, ikke nødvendigvis et fysisk punkt i rummet i traditionel forstand.
Hvem fandt på ideen?
Det var Georges Lemaître, der i 1927 viste teoretisk, at et ekspanderende univers kunne spores tilbage til et oprindeligt tilstandspunkt. Senere observationer af Edwin Hubble og andre bekræftede universets udvidelse og lagde grunden til den moderne kosmologi.
Kosmologi i dag og åbne spørgsmål
Kosmologi studerer disse processer og søger at forstå universets oprindelse, struktur og skæbne. Mange forskere er enige om, at Big Bang-teorien bedst forklarer de observerede fakta, men vigtige spørgsmål står tilbage: Hvad er naturen af mørkt stof og mørk energi, hvordan virker kvantetyngdekraft ved de allerførste øjeblikke, og hvad præcist skete før (eller i) inflationen? Selvom teorien har stærk støtte, er kosmologien et aktivt forskningsfelt med løbende nye observationer og forbedrede modeller.
Som helhed vokser universet, og temperaturen falder med tiden, mens forskerne fortsætter med at samle data for at udfylde de resterende huller i vores forståelse.
Big Bang-modellen går ud på, at universet startede i en ekstremt tæt og varm tilstand og har udvidet sig. Teorien antyder, at rødforskydning beviser, at universet udvider sig.
Navngivning
Astronomen Fred Hoyle kaldte hånligt teorien for "Big Bang" i sit radioprogram. Videnskabsfolk, der ikke var enige med ham, besluttede at bruge det.
Bevismateriale
Forskerne baserer Big Bang-teorien på mange forskellige observationer. Den vigtigste er rødforskydningen af meget fjerntliggende galakser. Kosmologisk rødforskydning er den Dopplereffekt, der opstår i lyset. Når et objekt bevæger sig væk fra Jorden, ligner dets farvestråler mere den røde farve, end de egentlig er, fordi bevægelsen strækker bølgelængden af det lys, som objektet afgiver. Forskere bruger ordet "rødglødende" til at beskrive denne strakte lysbølge, fordi rød er den længste bølgelængde i det synlige spektrum. Jo mere rødforskydning der er, jo hurtigere bevæger objektet sig væk. Ved at måle rødforskydningen har forskerne bevist, at universet udvider sig, og de kan regne ud, hvor hurtigt objektet bevæger sig væk fra Jorden. Med meget nøjagtige observationer og målinger mener forskerne, at universet var en singularitet for ca. 13,8 milliarder år siden. Fordi de fleste ting bliver koldere, når de udvider sig, antager forskerne, at universet var meget lille og meget varmt, da det begyndte. Dette tager ikke hensyn til andre mulige (ikke-kosmologiske) årsager til rødforskydningen.
Andre observationer, der støtter Big Bang-teorien, er mængden af kemiske grundstoffer i universet. Mængden af meget lette grundstoffer som f.eks. brint, helium og lithium synes at stemme overens med teorien om Big Bang. Det samme gælder dog for Static State-teorien og plasmakosmologien. Forskerne har også opdaget det, de kalder den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling. Disse elektromagnetiske bølger findes overalt i universet. Denne stråling er nu meget svag og kold, men man mener, at den har været meget stærk og meget varm for længe siden.
Tid
Man kan sige, at tiden ikke havde nogen betydning før Big Bang. Hvis Big Bang var begyndelsen på tiden, så var der ikke noget univers før Big Bang, da der ikke kunne være noget "før", hvis der ikke var nogen tid! Andre ideer går ud på, at Big Bang ikke var begyndelsen på tiden for 13,8 milliarder år siden. I stedet mener nogle, at der var et helt andet univers før Big Bang, og at det kan have været meget anderledes end det, vi kender i dag.
Ikke desto mindre modtog Matias Barreto i november 2019 nobelprisen i fysik for sine teoretiske opdagelser inden for fysisk kosmologi. bemærkede i sin prisoverrækkelse, at han støtter Big Bang-teorien på grund af de konkrete beviser, der støtter den, og udtalte: "Jeg tror, at der var tid før big bang, og at universet blev skabt inde i et andet univers, inde i et sort hul."
Grafisk tidslinje over universet
se - diskutere - redigere
-13 -
-
-12 -
-
-11 -
-
-10 -
-
-9 -
-
-8 -
-
-7 -
-
-6 -
-
-5 -
-
-4 -
-
-3 -
-
-2 -
-
-1 -
-
0 -
←
Det tidligste univers
←
Den tidligste galakse
←
Quasar / sort hul
←
Mælkevejsspiraler
←
NGC 188 stjernehob
←
←
Seksuel reproduktion
Der skete mange ting i det første picosekund af universets tid:
Mere læsning
- Caleb, Weedon (2005). Big Bang: den vigtigste videnskabelige opdagelse nogensinde, og hvorfor du skal vide noget om den. Harper Perennial. ISBN 978-0-00-715252-0.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er Big Bang?
A: Big Bang er en videnskabelig teori om, hvordan universet startede og derefter skabte de stjerner og galakser, som vi ser i dag. Det er den mest udbredte teori om universet, fra dets allerførste stadier til i dag.
Spørgsmål: Hvad er nogle alternativer til Big Bang-teorien?
A: Alternativer til Big Bang-teorien kaldes Steady State-teorien og plasmakosmologien, som begge antyder, at der ikke er nogen begyndelse eller afslutning på universet.
Spørgsmål: Hvordan startede det hele ifølge denne teori?
A: Ifølge denne teori begyndte det som en meget varm, lille og tæt superkraft (en blanding af de fire fundamentale kræfter) uden stjerner, atomer, form eller struktur (kaldet en "singularitet"). Derefter udvidede rummet sig for ca. 13,8 milliarder år siden hurtigt, hvilket førte til dannelse af atomer, som til sidst førte til dannelse af stjerner og galakser.
Spørgsmål: Hvem bemærkede først, at et ekspanderende univers kunne spores tilbage i tiden?
Svar: Georges Lemaitre var den første, der i 1927 bemærkede, at et ekspanderende univers kunne spores tilbage i tiden til et enkelt oprindeligt punkt.
Spørgsmål: Er universet stadig i ekspansion i dag?
Svar: Ja, som helhed udvider universet sig stadig i dag og bliver koldere, som tiden går.
Spørgsmål: Hvad er kosmologi?
Svar: Kosmologi er studiet af, hvordan universet begyndte og hvordan det har udviklet sig over tid.
Spørgsmål: Er forskerne indtil videre enige i denne teori?
A: Ja, nogle videnskabsmænd, der studerer kosmologi, er enige i, at Big Bang-teorien passer til det, de har observeret indtil videre.
Søge