Univers

Univers

Det dypeste synlige lysbildet av kosmos , Hubble Ultra Deep Field .
Alder 13.799±21 millioner år beregnet
Diameter Minst 93 milliarder lysår
Masse (vanlig materie) Minst 10 53 kg
middels tetthet 4,5x10 −31 g/cm³
Middels temperatur 2,72548K  _
hovedinnhold

Vanlig ( baryonisk ) materie (4,9 %)
Mørk materie (26,8 %)

Mørk energi (68,3 %)
Skjema Flat , med en feilmargin på 0,4 %
fysisk kosmologi
Artikler
tidlig univers Big Bang Theory Kosmisk inflasjon Baryogenese Primordial Nucleosynthesis
Ekspansjon Metrisk utvidelse av rommet Akselerert utvidelse av universet Hubble 's Law Redshift
Struktur Universets form Rom - tid Baryonisk materie Univers Mørk materie Mørk energi
eksperimenter Planck (satellitt ) WMAP COBE
Forskere Albert Einstein Edwin Hubble Georges Lemaître Stephen Hawking George Gamow - Mustapha Ishak-Boushaki
portaler
Major Kosmologi
Andre Fysikk Astronomi Romutforskning Solsystemet _ _ _

Universet er helheten av former for materie , energi , rom-tid og fysiske lover som styrer dem. Imidlertid brukes begrepet også i litt forskjellige kontekstuelle betydninger, og henspiller på begreper som kosmos , verden , natur eller virkelighet . [ 1 ] Studiet, på den største skalaen, er gjenstand for kosmologi , en disiplin basert på astronomi og fysikk , der alle aspekter av dette universet med dets fenomener er beskrevet.

De fysiske vitenskapene modellerer universet som et lukket system som inneholder energi og materie tilskrevet rom-tid og fundamentalt styrt av kausale prinsipper . Basert på observasjoner av det observerbare universet prøver fysikere å beskrive rom- tidskontinuumet vi lever i, sammen med all materien og energien i det.

Eksperimenter tyder på at universet har vært styrt av de samme fysiske lovene, konstant gjennom hele dets lengde og historie. Den er homogen og isotropisk . Den dominerende kraften på kosmiske avstander er tyngdekraften , og generell relativitetsteori er for tiden den mest nøyaktige teorien for å beskrive den. De tre andre grunnleggende kreftene , og partiklene de virker på, er beskrevet av standardmodellen .

Universet har minst tre dimensjoner av rom og en av tid , selv om ytterligere dimensjoner ikke kan utelukkes eksperimentelt. Rom- tid ser ut til å være ganske enkelt forbundet, og rommet har svært liten eller ingen gjennomsnittlig krumning , så euklidisk geometri er, som en generell regel, nøyaktig i hele universet.

Den for tiden mest aksepterte teorien om dannelsen av universet, ble teoretisert av den belgiske kanon Lemaître , fra ligningene til Albert Einstein . Lemaitre konkluderte (i motsetning til hva Einstein trodde) at universet ikke var stasjonært, at universet hadde et opphav. Det er Big Bang -modellen , som beskriver utvidelsen av rom-tid fra en rom-tids- singularitet . Universet gjennomgikk en rask periode med kosmisk inflasjon som feide bort alle de første uregelmessighetene. Fra da av utvidet universet seg og ble stabilt, kaldere og mindre tett. Mindre variasjoner i massefordeling resulterte i fraktal segregering i biter, som finnes i dagens univers som galaksehoper.

Astronomiske observasjoner indikerer at universet er 13 799±21 millioner år gammelt (mellom 13 778 og 13 820 millioner år med et 68 % konfidensintervall) og minst 93 milliarder lysår på tvers . [ 2 ]

Fordi materie ifølge teorien om spesiell relativitet ikke kan bevege seg raskere enn lysets hastighet , kan det virke paradoksalt at to objekter i universet kunne ha skilt seg med 93 milliarder lysår i en tid på bare 13 milliarder år; Imidlertid er denne separasjonen ikke i konflikt med teorien om generell relativitet , siden dette bare påvirker bevegelse i rommet , men ikke selve rommet, som kan strekke seg med en høyere hastighet, ikke begrenset av lysets hastighet. Derfor kan to galakser bevege seg bort fra hverandre raskere enn lysets hastighet hvis rommet mellom dem utvides.

Nyere observasjoner har vist at denne utvidelsen akselererer , og at det meste av materien og energien i universet er såkalt mørk materie og mørk energi ; vanlig (baryonisk) materie vil bare representere litt mer enn 5 % av totalen. [ 3 ]

Målinger på romlig fordeling og rødforskyvning av fjerne galakser, den kosmiske mikrobølgebakgrunnsstrålingen og de relative prosentene av de lettere kjemiske elementene

Når det gjelder dens endelige skjebne, indikerer bevisene at universet er totalen av rom og tid, av alle former for materie, energi, momentum og de fysiske lovene og konstantene som styrer dem, som ser ut til å støtte teoriene om den permanente ekspansjonen. av universet ( Big Freeze eller Big Rip , Great Tear ), som forteller oss at selve utvidelsen av rommet vil føre til at det kommer et punkt når atomene selv vil separeres til subatomære partikler. Andre mulige fremtider som ble ansett spekulerte i at mørk materie kunne utøve nok tyngdekraft til å stoppe utvidelsen og få all materie til å komprimeres igjen; noe forskerne kaller Big Crunch eller Great Implosion, men de siste observasjonene peker i retning av den store tåren.

Observerbar eller synlig del

Teoretiske kosmologer og astrofysikere bruker begrepet univers annerledes , og betegner enten hele systemet eller bare en del av det. [ 4 ] Begrepet universet brukes ofte for å betegne den observerbare delen av rom-tid eller hele rom-tid.

I følge konvensjonen til kosmologer refererer begrepet univers ofte til den endelige delen av romtid som er direkte observerbar ved bruk av teleskoper , andre detektorer og fysiske , teoretiske og empiriske metoder for å studere de grunnleggende komponentene i universet og deres interaksjoner. Kosmologiske fysikere antar at den observerbare delen av det kommende rommet (også kalt universet vårt) tilsvarer en del av hele rommet og vanligvis ikke er hele rommet.

Når det gjelder det observerbare universet, kan dette bare være en liten del av det eksisterende universet, og derfor kan det være umulig å virkelig vite om universet er fullstendig observert. De fleste kosmologer tror at det observerbare universet er en ekstremt liten del av det faktisk eksisterende "hele" universet, og at det er umulig å se hele det kommende rommet . Hvorvidt dette er riktig er foreløpig ukjent, siden i henhold til studier av universets form , er det mulig at det observerbare universet er i nærheten av å ha samme størrelse som hele verdensrommet. Spørsmålet er fortsatt diskutert. [ 5 ]​ [ 6 ]

Evolusjon

Teori om opprinnelsen og dannelsen av universet ( Big Bang )

Det faktum at universet ekspanderer er avledet fra rødforskyvningsobservasjoner gjort på 1920-tallet og kvantifisert av Hubbles lov . Slike observasjoner er den eksperimentelle forutsigelsen av Friedmann-Robertson-Walker-modellen , som er en løsning av Einsteins feltligninger av generell relativitet , som forutsier universets start ved et stort smell .

"Rødforskyvningen" er et fenomen observert av astronomer, som viser en direkte sammenheng mellom avstanden til et avsidesliggende objekt (for eksempel en galakse) og hastigheten den trekker seg tilbake med. Hvis denne ekspansjonen har vært kontinuerlig gjennom hele universets liv, må disse fjerne objektene som fortsetter å bevege seg fra hverandre tidligere ha vært sammen. Denne ideen gir opphav til Big Bang -teorien ; den dominerende modellen i dagens kosmologi.

I løpet av den tidligste epoken av Big Bang , antas universet å ha vært et varmt, tett plasma . Etter hvert som ekspansjonen fortsatte, sank temperaturen til det punktet hvor atomer kunne dannes. På den tiden ble bakgrunnsenergien frikoblet fra materie og var fri til å reise gjennom rommet. Den gjenværende energien fortsatte å avkjøles mens universet utvidet seg og danner i dag den kosmiske mikrobølgebakgrunnen . Denne bakgrunnsstrålingen er bemerkelsesverdig ensartet i alle retninger, en omstendighet som kosmologer har forsøkt å forklare som gjenspeiler en tidlig periode med kosmisk inflasjon etter Big Bang .

Å undersøke små variasjoner i mikrobølgebakgrunnsstrålingen gir informasjon om universets natur, inkludert dets alder og sammensetning. Alderen til universet siden Big Bang , ifølge gjeldende informasjon gitt av NASAs WMAP , er estimert til omtrent 13,7 milliarder år, med en feilmargin på 1 % (137 millioner år). Andre estimeringsmetoder tilbyr ulike aldersområder, fra 11 milliarder til 20 milliarder.

Ursuppe

Inntil nylig var den første hundredelen av et sekund noe av et mysterium, og hindret forskere i å beskrive nøyaktig hvordan universet var. Nye eksperimenter ved RHIC ved Brookhaven National Laboratory har gitt fysikere et glimt inn i denne høyenergigardinen, slik at de direkte kan observere typene atferd som kan ha funnet sted i det øyeblikket. [ 7 ]

Ved disse energiene var kvarkene som utgjør protonene og nøytronene ikke sammen, og en supervarm tett blanding av kvarker og gluoner , med noen få elektroner, var alt som kunne eksistere i mikrosekunder før de ble avkjølt nok til å danne den typen materie partikler som vi observerer i dag. [ 8 ]

Protogalakser

De raske fremskrittene i det som skjedde etter eksistensen av materie gir mye informasjon om dannelsen av galakser. De tidligste galaksene antas å ha vært svake " dverggalakser " som sendte ut så mye stråling at de ville skille gassformede atomer fra elektronene deres. Denne gassen ble på sin side varmet opp og utvidet seg, og hadde potensial til å få massen som trengs for å danne de store galaksene vi kjenner i dag. [ 9 ]​ [ 10 ]

Endelig destinasjon

Den endelige skjebnen til universet har ulike modeller som forklarer hva som vil skje basert på ulike parametere og observasjoner. I følge den generelle relativitetsteorien vil den mest sannsynlige endelige destinasjonen avhenge av den sanne verdien av materietettheten. Avhengig av denne parameteren vurderes to typer avslutninger:

Fra og med 1990-tallet ble det funnet at universet ser ut til å ha en akselerert ekspansjon , et faktum som innenfor generell relativitetsteori bare kan forklares ved å ty til en mekanisme av typen kosmologisk konstant . Det er ikke kjent om det faktum kan føre til en tredje type slutt.

Big Crunch or the Great Implosion

Hvis universet er tett nok, er det mulig at gravitasjonskraften til all den materien til slutt kan stoppe den første ekspansjonen, slik at universet vil trekke seg sammen igjen, galaksene vil begynne å trekke seg tilbake og til slutt kollidere med hverandre. Temperaturen ville stige, og universet ville haste mot en katastrofal skjebne der det ville bli redusert til et punkt igjen.

Noen fysikere har spekulert i at et annet univers senere vil dannes, i så fall vil prosessen gjenta seg. Denne teorien er kjent som teorien om oscillerende univers .

I dag virker denne hypotesen feil, fordi i lys av de siste eksperimentelle dataene, utvider universet seg raskere og raskere.

Big Rip or Great Tear

The Great Rip eller Eternal Expansion Theory , på engelsk Big Rip , er en kosmologisk hypotese om universets endelige skjebne . Denne mulige endelige skjebnen til universet avhenger av mengden mørk energi som eksisterer i universet. Hvis universet inneholder nok mørk energi, kan det ende opp i en riving av all materie .

Nøkkelverdien er w , forholdet mellom trykket fra mørk energi og energitettheten . Ved w < -1 ville universet til slutt bli revet fra hverandre. Først ville galaksene drive fra hverandre, deretter ville tyngdekraften være for svak til å holde hver galakse sammen. Planetsystemer ville miste sin gravitasjonssammenheng . I løpet av de siste minuttene vil stjerner og planeter falle fra hverandre , og atomer vil bli ødelagt.

Forfatterne av denne hypotesen beregner at tidens ende vil inntreffe omtrent 3,5×10 10 år etter Big Bang, det vil si innen 2,0×10 10 år.

En modifikasjon av denne teorien kalt Big Freeze , selv om lite akseptert [ referanse nødvendig ] , sier vanligvis at universet ville fortsette å utvide seg uten å forårsake en Big Rip .

Big Bounce eller Great Bounce Denne delen er et utdrag fra Final Destination of the Universe § Big Bounce . I følge noen oscillerende universteoretikere var Big Bang ganske enkelt begynnelsen på en ekspansjonsperiode som ble fulgt av en sammentrekningsperiode. Fra dette synspunktet kan man snakke om en Big Crunch, etterfulgt av et Big Bang, eller, rett og slett, en Big Rebound. Dette antyder at vi kan leve i det første av alle universer, men det er like sannsynlig at vi lever i universet to milliarder (eller et hvilket som helst av en uendelig rekke av universer).

Fysisk beskrivelse

Universets størrelse

Svært lite er kjent med sikkerhet om størrelsen på universet. Den kan være milliarder av lysår lang eller til og med uendelig i størrelse. [ 11 ] En artikkel fra 2003 [ 12 ] hevder å sette en nedre grense på 24 gigaparsek (78 milliarder lysår) for størrelsen på universet, men det er ingen grunn til å tro at denne grensen er for stram på noen måte. ( Se universets form ) .

Det observerbare (eller synlige ) universet , bestående av all materie og energi som kunne ha påvirket oss siden Big Bang gitt begrensningen på lysets hastighet , er absolutt begrenset. Avstanden til kanten av det synlige universet er omtrent 46,5 milliarder lysår i alle retninger fra Jorden. Dermed kan det synlige universet betraktes som en perfekt kule med Jorden i sentrum, og en diameter på rundt 93 milliarder lysår. [ 13 ] Det bør bemerkes at mange kilder har publisert en lang rekke ukorrekte tall for størrelsen på det synlige universet: fra 13,7 til 180 milliarder lysår. (Se observerbart univers ) .

I universet er avstandene som skiller stjernene så store at hvis vi ville uttrykke dem i meter, måtte vi bruke veldig store figurer. På grunn av dette brukes lysåret som lengdeenhet , som tilsvarer avstanden lyset reiser på ett år .

Tidligere var den mest aksepterte modellen av universet den som ble foreslått av Albert Einstein i hans General Relativity , der han foreslo et "endelig, men ubegrenset" univers, det vil si at til tross for at det har et målbart volum, har det ingen grenser, analogt med overflaten av en kule, som er målbar, men ubegrenset. Dette var typisk for et sfærisk univers. I dag, takket være de siste observasjonene gjort av NASAs WMAP , er det kjent at den har en flat form. Selv om et mulig flatt univers stengt for seg selv ikke er utelukket. Disse observasjonene antyder at universet er uendelig.

Form

Et viktig åpent spørsmål i kosmologi er universets form. Matematisk, hvilken 3-manifold representerer best den romlige delen av universet?

Hvis universet er romlig flatt , er det ukjent om reglene for euklidisk geometri vil holde på større skalaer. Mange kosmologer tror nå at det observerbare universet er veldig nært å være romlig flatt, med lokale rynker der rom-tid forvrenges av massive objekter , på samme måte som overflaten til en innsjø er nesten flat. Dette synet ble forsterket av de siste WMAP -dataene , som ser på "akustiske svingninger" fra temperaturvariasjoner i mikrobølgebakgrunnsstrålingen. [ 14 ]

Videre er det ukjent om universet er koblet sammen . Universet har ikke romgrenser i henhold til standardmodellen for Big Bang; den må imidlertid være romlig begrenset ( kompakt ). Dette kan forstås ved hjelp av en todimensjonal analogi: overflaten av en kule har ingen grense, men den har ikke et uendelig areal. Det er en todimensjonal overflate med konstant krumning i en tredje dimensjon. 3-sfæren er en tredimensjonal ekvivalent der alle tre dimensjonene konstant er buet til en fjerde.

Hvis universet var kompakt og grenseløst, ville det være mulig, etter å ha reist en tilstrekkelig avstand, å gå tilbake til utgangspunktet. Dermed kunne lys fra stjerner og galakser passere gjennom det observerbare universet mer enn én gang. Hvis universet var flerfoldig forbundet og lite nok (og passelig størrelse, kanskje komplekst), så kunne man muligens se rundt det en eller flere ganger i noen (eller alle) retninger. Selv om denne muligheten ikke er utelukket, gjør resultatene fra den siste forskningen på mikrobølgebakgrunnsstråling at dette virker usannsynlig.

Farge

Kosmisk latte , universets farge.

Historisk sett har det vært antatt at universet er svart, siden det er det vi observerer når vi ser på himmelen på klare netter. I 2002 hevdet imidlertid astronomene Karl Glazebrook og Ivan Baldry i en vitenskapelig artikkel at universet faktisk er en farge de bestemte seg for å kalle cosmic cafe au lait . [ 15 ] ​[ 16 ]​ Denne studien var basert på måling av spektralområdet til lyset som kommer fra et stort volum av universet, og syntetiserer informasjonen fra totalt mer enn 200 000 galakser .

Homogenitet og isotropi

Mens strukturen er betydelig fraktalisert på lokalt nivå (ordnet i et klyngehierarki), er universet ved høyere avstandsordener veldig homogent. På disse skalaene er tettheten til universet veldig jevn, og det er ingen foretrukket eller vesentlig asymmetrisk retning i universet. Denne homogeniteten og isotropien er et krav til Friedman-Lemaître-Robertson-Walker-metrikken som brukes i moderne kosmologiske modeller. [ 17 ]

Spørsmålet om anisotropi i det tidlige universet ble betydelig besvart av WMAP , som så etter svingninger i intensiteten til mikrobølgebakgrunnen. [ 18 ] Målinger av denne anisotropien har gitt nyttig informasjon og begrensninger på universets utvikling.

Opp til grensen for observasjonskraften til astronomiske instrumenter utstråler og absorberer objekter energi i henhold til de samme fysiske lovene som de gjør i vår egen galakse. [ 19 ] Basert på dette, antas det at de samme fysiske lovene og konstantene er universelt anvendelige i hele det observerbare universet. Det er ikke funnet noen bekreftede bevis som viser at de fysiske konstantene har variert siden Big Bang . [ 20 ]

Komposisjon

Det nåværende observerbare universet ser ut til å ha en geometrisk flat romtid, som inneholder en masse-energitetthet tilsvarende 9,9 × 10 -30 gram per kubikkcentimeter. De primære bestanddelene ser ut til å bestå av 73% mørk energi , 23% kald mørk materie og 4% atomer. Dermed vil tettheten til atomene tilsvare en enkel hydrogenkjerne for hver fjerde kubikkmeter volum. [ 21 ] Den nøyaktige naturen til mørk energi og kald mørk materie forblir et mysterium. Foreløpig spekuleres det i at nøytrinoen , (en svært rikelig partikkel i universet), har, selv om den er minimal, en masse. Hvis dette faktum er bekreftet, kan det bety at mørk energi og materie ikke eksisterer.

Under de tidlige fasene av Big Bang antas det å ha blitt dannet like mengder materie og antimaterie . Materie og antimaterie bør oppheve hverandre ved kontakt, så den nåværende eksistensen av materie (og fraværet av antimaterie) innebærer et brudd på CP-symmetri (Se CP-brudd ) , så det kan være at partikler og antipartikler ikke har akkurat samme eller symmetriske egenskaper, [ 22 ] eller det kan rett og slett være at de fysiske lovene som styrer universet favoriserer overlevelse av materie fremfor antimaterie. [ 23 ] I samme forstand har det også blitt antydet at mørk materie kanskje er årsaken til baryogenese ved å interagere annerledes med materie enn med antimaterie. [ 24 ]

Før dannelsen av de første stjernene bestod universets kjemiske sammensetning primært av hydrogen (75 % av den totale massen), med en mindre sum av helium-4 ( 4 He) (24 % av den totale massen) og resten av andre elementer. [ 25 ] En liten del av disse grunnstoffene var i form av isotopen deuterium (²H), helium-3 (³He) og litium ( 7Li ). [ 26 ] Det interstellare stoffet i galakser har blitt stadig beriket av tyngre grunnstoffer , generert av fusjonsprosesser i stjerner, og spredt som et resultat av supernovaeksplosjoner , stjernevinder og utstøtingen av det ytre skallet av stjerner, modne stjerner. [ 27 ]

Big Bang etterlot seg en bakgrunnsstrøm av fotoner og nøytrinoer . Temperaturen på bakgrunnsstrålingen har sunket jevnt med utvidelsen av universet og består nå i hovedsak av mikrobølgeenergi som tilsvarer en temperatur på  2725 K. [ 28 ] Den nåværende nøytrinobakgrunnstettheten er 150 per kubikkcentimeter. [ 29 ]

Se også: Overflod av kjemiske elementer

Kvantestruktur

I følge moderne fysikk er universet et isolert kvantesystem, et enhetlig felt av bølger som går i dekoherens ved observasjon eller måling. I en slik dyd vil universets miljø til syvende og sist være ikke-lokalt og ikke-deterministisk.

Multivers

Teoretiske kosmologer studerer modeller av romtidsensemblet som er koblet sammen , og ser etter modeller som stemmer overens med fysiske kosmologiske modeller av romtid på skalaen til det observerbare universet . Imidlertid har teorier nylig fått styrke som vurderer muligheten for multivers eller flere universer som eksisterer samtidig. I følge den nylig uttalte Multiexplosions Theory, er den ment å forklare dette aspektet, og fremheve en mulig sameksistens av universer i samme rom. [ 30 ]

Universet, en illusjon?

Forskere ved King's College London var i stand til å gjenskape forholdene umiddelbart etter Big Bang gjennom to års kunnskap om Higgs-partikkelen, og konkluderte med at universet muligens kollapset ut av eksistens nesten så snart som det begynte, [ 31 ] som reiser ideen om at alt vi ser eksisterer ikke og er bare stjernenes fortid. [ 32 ]

Universets strukturer

Galaksene

I stor skala består universet av galakser og galaksehoper. Galakser er enorme samlinger av stjerner , og de er de største strukturene der materie er organisert i universet. Gjennom teleskopet manifesterer de seg som lysende flekker av forskjellige former. Når de klassifiserer dem, skiller forskere mellom galaksene til den lokale gruppen , som består av de tretti nærmeste galaksene som vår galakse ( Melkeveien ) er gravitasjonsbundet til, og alle de andre galaksene, som de kaller "ytre galakser". ".

Galakser er fordelt over hele universet og har svært forskjellige egenskaper, både når det gjelder konfigurasjon og alder. De minste omfatter rundt 400 milliarder stjerner, og de største galaksene kan omfatte mer enn en billion stjerner. Sistnevnte kan ha en diameter på 170 000 lysår, mens førstnevnte vanligvis ikke overstiger 6 000 lysår.

I tillegg til stjerner og deres tilknyttede kropper (planeter, asteroider, etc...), inneholder galakser også interstellar materie , som består av støv og gass i en andel som varierer mellom 1 og 10 % av massen.

Det er anslått at universet kan bestå av rundt 100 milliarder galakser, selv om disse tallene varierer i henhold til forskjellige studier.

Galakseformer

Den økende kraften til teleskoper, som tillater flere og mer detaljerte observasjoner av de forskjellige elementene i universet, har gjort det mulig å klassifisere galakser etter deres form. Fem forskjellige typer er dermed etablert: elliptiske, linseformede, spiralformede, sperrede og uregelmessige spiralgalakser.

Elliptiske galakser

I form av en ellipse eller sfæroid er de karakterisert ved å mangle en definert indre struktur og ved å presentere svært lite interstellar materie. De regnes som de eldste i universet, siden stjernene deres er gamle og er i en svært avansert fase av utviklingen.

Lentikulære galakser

Galakser av denne typen var en gang spiralgalakser, men de konsumerte eller mistet mye av det interstellare stoffet, så i dag mangler de spiralarmer og har bare sin kjerne. Selv om det noen ganger er en viss mengde interstellar materie, spesielt støv, som er gruppert i form av en skive rundt den. Disse galaksene utgjør omtrent 3 % av galaksene i universet.

Spiralgalakser

De består av en sentral kjerne og to eller flere spiralarmer, som starter fra kjernen. Denne består av en mengde stjerner og har knapt interstellar materie, mens i armene florerer interstellar materie og det er et stort antall unge stjerner, som er veldig lyssterke. Omtrent 75 % av galaksene i universet er av denne typen.

Sperret spiralgalakse

Det er en undertype av spiralgalaksen, preget av tilstedeværelsen av en sentral stang som vanligvis to spiralarmer går fra. Denne typen galakser utgjør en betydelig del av alle spiralgalakser. Melkeveien er en sperret spiralgalakse.

Uregelmessige galakser

De inkluderer et stort mangfold av galakser, hvis konfigurasjoner ikke reagerer på de fire tidligere formene, selv om de har noen egenskaper til felles, for eksempel å være nesten alle små og inneholde en stor prosentandel av interstellar materie. Det er anslått at omtrent 5 % av galaksene i universet er uregelmessige.


Melkeveien

Melkeveien er vår galakse . I følge observasjoner har den en masse på 10 12 solmasser og er av typen sperrespiral. Med en gjennomsnittlig diameter på rundt 100 000 lysår anslås det at den inneholder rundt 200 milliarder stjerner, blant dem er solen . Avstanden fra Solen til sentrum av galaksen er omtrent 27 700 lysår (8,5  kpc ).For det blotte øye ser den ut som en hvitaktig, elliptisk sti som kan sees på klare netter. Det som ikke blir verdsatt er spiralarmene, i den ene, den såkalte Orion-armen , vårt solsystem er lokalisert, og derfor Jorden.

Den sentrale kjernen i galaksen har en jevn tykkelse på alle punkter, bortsett fra i sentrum, hvor det er en stor bule med en maksimal tykkelse på 16 000 lysår, med en gjennomsnittlig tykkelse på rundt 6 000 lysår.

Alle stjernene og det interstellare stoffet i Melkeveien , både i den sentrale kjernen og i armene, befinner seg innenfor en skive som er 100 000 lysår i diameter, og roterer rundt sin akse med en lineær hastighet som er større enn 216 km/s. [ 33 ]

Konstellasjonene

Bare tre andre galakser enn vår egen er synlige for det blotte øye. Vi har Andromedagalaksen , synlig fra den nordlige halvkule; den store magellanske skyen og den lille magellanske skyen på den sørlige himmelhalvkule. Resten av galaksene er ikke synlige for det blotte øye uten hjelp av instrumenter. Ja, de er imidlertid stjernene som er en del av Melkeveien . Disse stjernene tegner ofte gjenkjennelige former på himmelen, som har fått forskjellige navn i forhold til utseendet. Disse gruppene av stjerner med identifiserbare profiler er kjent som konstellasjoner . Den internasjonale astronomiske union grupperte offisielt de synlige stjernene i 88 konstellasjoner, noen av dem veldig store, for eksempel Hydra eller Ursa Major , og andre veldig små, som pil og triangel .

Stjernene

De er de mest fremtredende bestanddelene i galakser . Stjerner er enorme gassfærer som skinner på grunn av deres gigantiske kjernefysiske reaksjoner. Når på grunn av gravitasjonskraften, trykket og temperaturen inne i en stjerne som er intens nok, begynner kjernefysisk fusjon av atomene, og de begynner å sende ut et mørkerødt lys, som deretter beveger seg mot den øvre tilstanden, som det er der Solen vår vil senere, når de indre kjernefysiske reaksjonene er modifisert, utvide seg og til slutt avkjøles.

Når hydrogenet tar slutt, skjer det kjernefysiske reaksjoner av tyngre, mer energiske grunnstoffer, som gjør stjernen til en rød kjempe. Over tid blir den ustabil, og sender mesteparten av stjernematerialet ut i verdensrommet. Denne prosessen kan vare i 100 millioner år, til all kjernekraften er brukt opp, og stjernen trekker seg sammen av tyngdekraften til den blir liten og tett, i form av en hvit, blå eller brun dverg. Hvis den opprinnelige stjernen er flere ganger mer massiv enn solen , kan syklusen være annerledes, og i stedet for å være en kjempe, kan den bli en superkjempe og ende livet i en eksplosjon kalt en supernova . Disse stjernene kan ende opp som nøytronstjerner . Selv større størrelser av stjerner kan bruke opp alt drivstoffet deres veldig raskt, og forvandles til en supermassiv enhet kalt et svart hull .

Pulsarer er kilder til radiobølger som sender ut med regelmessige perioder . Ordet "pulsar" står for pulserende radiokilde . De oppdages av radioteleskoper og klokker med ekstraordinær presisjon er nødvendig for å oppdage endringene i rytmen. Studier indikerer at en pulsar er en liten, raskt roterende nøytronstjerne . Den mest kjente er i Krabbetåken . Dens tetthet er så stor at en kvasarprøve på størrelse med en kulepenn ville ha en masse på rundt 100 000 tonn. Det svært intense magnetfeltet er konsentrert i et lite rom. Dette setter fart på den og gjør at den sender ut mye energi i stråler med stråling som vi mottar her som radiobølger.

Ordet " kvasar " er et akronym for kvasistjerneradiokilde . De ble identifisert på 1950-tallet. De ble senere sett å vise en større rødforskyvning enn noen annen kjent gjenstand. Årsaken var Doppler-effekten , som flytter spekteret mot det røde når objekter beveger seg bort. Den første kvasaren som ble studert, kalt 3C 273 , er 1,5 milliarder lysår fra Jorden. Siden 1980 har tusenvis av kvasarer blitt identifisert, noen har trukket seg tilbake fra oss med en hastighet på 90 % av lyset.

Kvasarer er oppdaget 12 milliarder lysår fra Jorden; praktisk talt universets alder. Til tross for de enorme avstandene, er energien som ankommer i noen tilfeller veldig stor, tilsvarende den som mottas fra tusenvis av galakser: Som et eksempel er s50014+81 omtrent 60 000 ganger lysere enn hele Melkeveien .

Planetene

Planetene er kropper som kretser rundt en stjerne og som i henhold til definisjonen til Den internasjonale astronomiske union også må oppfylle betingelsen om å ha ryddet sin bane for andre viktige steinlegemer, og å ha nok masse til at tyngdekraften deres genererer en sfærisk kropp. Når det gjelder kropper som går i bane rundt en stjerne som ikke oppfyller disse egenskapene, snakker vi om dvergplaneter , planetesimaler eller asteroider . I vårt solsystem er det 8 planeter: Merkur , Venus , Jorden , Mars , Jupiter , Saturn , Uranus og Neptun , Pluto har vært ansett som en dvergplanet siden 2006 . Ved utgangen av 2009 hadde mer enn 400 ekstrasolare planeter blitt oppdaget utenfor solsystemet vårt , men teknologiske fremskritt gjør at dette antallet vokser raskt.

Satellittene

Naturlige satellitter er stjerner som kretser rundt planetene. Jordens eneste naturlige satellitt er månen , som også er den nærmeste satellitten til solen. Hovedsatellittene til planetene i solsystemet er listet opp nedenfor ( Pluto er inkludert i listen , betraktet av IAU som en dvergplanet ).

Asteroider og kometer

I de områdene av en stjernes bane der, av ulike årsaker, grupperingen av det opprinnelige stoffet i en enkelt dominerende kropp eller planet ikke har funnet sted, dukker det opp asteroideskiver : steinete objekter av svært forskjellige størrelser som går i bane i stort antall rundt stjerne, og til slutt kolliderte med hverandre. Når bergartene har en diameter på mindre enn 50 m, kalles de meteoroider . Som et resultat av kollisjoner kan noen asteroider variere banene sine, ved å ta i bruk veldig eksentriske baner som med jevne mellomrom bringer dem nærmere stjernen. Når sammensetningen av disse bergartene er rik på vann eller andre flyktige elementer, fører tilnærmingen til stjernen og dens påfølgende temperaturøkning en del av massen til å fordampe og bli dratt av solvinden , og skaper en lang hale av lyst materiale på ca. steinen nærmer seg stjernen. Disse objektene kalles kometer . Det er to store skiver med asteroider i vårt solsystem: en plassert mellom banene til Mars og Jupiter , kalt Asteroidebeltet , og en annen mye svakere og mer spredt i utkanten av solsystemet, omtrent et lysår unna, kalt Oort sky .



Hint til en begynnelse

Den generelle relativitetsteorien , som ble publisert av Albert Einstein i 1916 , antydet at kosmos enten ekspanderte eller trekker seg sammen. Men dette konseptet var totalt i motsetning til forestillingen om et statisk univers, da akseptert til og med av Einstein selv. Derfor inkluderte han i sine beregninger det han kalte den " kosmologiske konstanten ", en justering der han prøvde å forene teorien sin med den aksepterte ideen om et statisk og uforanderlig univers. Imidlertid førte visse oppdagelser på 1920-tallet til at Einstein sa at tilpasningen til relativitetsteorien hans var den "største feilen i livet hans". Disse funnene ble gjort takket være installasjonen av et enormt 254-centimeter teleskop på Mount Wilson (California). Observasjoner gjort på 1920-tallet ved hjelp av dette instrumentet viste at universet utvider seg.

Inntil da har de største teleskopene bare gjort det mulig å identifisere stjernene i galaksen vår , Melkeveien , og selv om lysende uskarphet, kalt tåker, ble sett, ble de generelt sett for å være gassvirvler i galaksen vår. Takket være den økte kraften til Mount Wilson - teleskopet var Edwin Hubble i stand til å skille stjerner i disse tåkene . Uskarphetene ble til slutt funnet å være det samme som Melkeveien : galakser . I dag antas det at det er mellom 50 milliarder og 125 milliarder galakser, som hver inneholder hundrevis av milliarder stjerner.

På slutten av 1920-tallet oppdaget Hubble også at galakser beveger seg bort fra oss, og at de beveger seg raskere jo lenger unna de er. Astronomer beregner resesjonshastigheten til galakser ved å bruke spektrografen , et instrument som måler lysspekteret som kommer fra stjernene. For å gjøre dette retter de lyset som kommer fra fjerne stjerner mot et prisme , som bryter det ned i fargene som utgjør det.

Lys fra et objekt er rødlig (et fenomen kalt rødforskyvning ) hvis det beveger seg bort fra observatøren, og blåaktig ( blåskifte ) hvis det nærmer seg. Det er bemerkelsesverdig at, bortsett fra noen få galakser i nærheten, har alle kjente galakser rødforskyvede spektrallinjer . Fra dette konkluderer forskerne at universet ekspanderer på en ryddig måte. Hastigheten på en slik ekspansjon bestemmes ved å måle graden av rødforskyvning. Hvilken konklusjon har blitt trukket fra ekspansjonen av kosmos? Vel, en vitenskapsmann inviterte publikum til å se på prosessen i revers – som en film om utvidelsen som ble spilt baklengs – for å observere universets tidlige historie. Sett på denne måten vil kosmos se ut til å være i resesjon eller sammentrekning, snarere enn utvidelse, og vil til slutt gå tilbake til et enkelt opprinnelsespunkt.

Fysiker Stephen Hawking konkluderte i sin bok Black Holes and Small Universes (And Other Essays), utgitt i 1993: " Vitenskapen kunne hevde at universet må ha kjent en begynnelse." Men for år siden avviste mange eksperter at universet hadde en begynnelse. Forskeren Fred Hoyle aksepterte ikke at kosmos hadde oppstått gjennom det han spottende kalte et stort smell («en stor eksplosjon»). Et av argumentene hans var at hvis det hadde vært en så dynamisk begynnelse, måtte rester av den hendelsen bli bevart et sted i universet: det måtte være fossil stråling, for å si det sånn; en liten etterglød.

New York Times (8. mars 1998) rapporterte at rundt 1965 "oppdaget astronomene Arno Penzias og Robert Wilson den allestedsnærværende bakgrunnsstrålingen : ettergløden fra den opprinnelige eksplosjonen." Artikkelen la til: "Alt tydet på at [big bang]-teorien hadde seiret."

Men i årene etter funnet ble denne innvendingen reist: Hvis big bang-modellen var riktig, hvorfor var det ikke oppdaget små uregelmessigheter i strålingen? (Danningen av galakser ville ha krevd et univers med kjøligere, tettere soner som tillot materie å smelte sammen.) Faktisk avslørte eksperimenter utført av Penzias og Wilson fra jordens overflate ingen slike uregelmessigheter.

Av denne grunn lanserte NASA COBE (Cosmic Background Explorer) satellitt i november 1989 , hvis funn ble beskrevet som avgjørende. " Bølgene som ble oppdaget av deres differensielle mikrobølgeradiometer tilsvarte fluktuasjoner som satte sitt preg på kosmos og som for milliarder av år siden førte til dannelsen av galakser."

Andre vilkår

Ulike ord har blitt brukt gjennom historien for å betegne "hele rommet", inkludert ekvivalenter og varianter på forskjellige språk av "himmel", " kosmos " og "verden". Makrokosmos har også blitt brukt til denne effekten, selv om det er mer spesifikt definert som et system som reflekterer i stor skala en, noen eller alle disse systemkomponentene eller delene. På samme måte er et mikrokosmos et system som i liten skala reflekterer et mye større system som det er en del av.

Selv om ord som verden og deres ekvivalenter på andre språk nesten alltid refererer til planeten Jorden , pleide de å referere til alt som eksisterte (du kunne se). I den forstand ble det brukt for eksempel av Copernicus . Noen språk bruker ordet "verden" som en del av ordet "det ytre rom". Et eksempel på tysk er ordet "Weltraum". [ 34 ]

Se også

  • Portal: Astronomi . Innhold relatert til astronomi .
  • Portal: Kosmologi . Innhold relatert til kosmologi .

Referanser

  1. ↑ Jf . Universal (metafysikk)
  2. ↑ Lineweaver, Charles; Tamara M. Davis (2005). "Misoppfatninger om Big Bang." ScientificAmerican . Hentet 31. mars 2008.
  3. ^ "Første bilder av mørk materie" . Hentet 20. desember 2010 . 
  4. ^ Munitz, Milton K. (1. april 1951). "Ett univers eller mange?" . Journal of the History of Ideas 12 (2): 231-255. doi : 10.2307/2707516 . 
  5. ↑ Luminet, Jean-Pierre ; Boudewijn F. Roukema (1999). "Universets topologi: teori og observasjoner" . Proceedings of School of Cosmology of Cargese (Korsika) august 1998 . Hentet 5. januar 2007 . 
  6. ↑ Luminet, Jean-Pierre ; J. Weeks, A. Riazuelo, R. Lehoucq, J.-P. Uzan (2003). "Dodekaedral romtopologi som en forklaring på svake vidvinkeltemperaturkorrelasjoner i den kosmiske mikrobølgebakgrunnen" . Nature 425 :593 . Hentet 9. januar 2007 . 
  7. ↑ Brookhaven National Laboratory (red.). "Tunge ionekollisjoner" . Arkivert fra originalen 8. april 2007. 
  8. ↑ Thomas Ludlam, Larry McLerran (oktober 2003). Fysikk i dag, red. "Hva har vi lært av den relativistiske tunge ionkollideren?" . Arkivert fra originalen 23. november 2006 . Hentet 28. februar 2007 . 
  9. ↑ Ken Tan (15. januar 2007). space.com, red. "Nye 'Hobbit'-galakser oppdaget rundt Melkeveien" . Arkivert fra originalen 17. mai 2008 . Hentet 1. mars 2007 . 
  10. ↑ Uppsala Astronomical Observatory (red.). "Dverg sfæroidale galakser" . Arkivert fra originalen 2. april 2012 . Hentet 1. mars 2007 . 
  11. ^ Brian Greene (2011). Den skjulte virkeligheten . Alfred A. Knopf. 
  12. ↑ Neil J. Cornish, David N. Spergel, Glenn D. Starkman og Eiichiro Komatsu, Constraining the Topology of the Universe . astro-ph/0310233
  13. ↑ Lineweaver, Charles; Tamara M. Davis (2005). Scientific American , red. "Misoppfatninger om Big Bang " . Hentet 5. mars 2007 . 
  14. ^ "WMAP gir nye resultater " . 
  15. ↑ Baldry, Ivan K.; Glazebrook, Karl (2002), "The 2dF Galaxy Redshift Survey: Constraints on Cosmic Star Formation History from the Cosmic Spectrum" , The Astrophysical Journal (The American Astronomical Society, publisert 20. april 2002) 569 : 582–594, doi : 810 /339477  .
  16. ↑ Associated Press (28. august 2008). "Univers: Beige, ikke turkis" . Wired.com. Arkivert fra originalen 24. juli 2008 . Hentet 1. november 2009 . 
  17. ↑ N. Mandolesi; P. Calzolari; S. Cortiglioni; F. Delpino; G. Sironi (1986). "Storskala homogenitet av universet målt av mikrobølgebakgrunnen" . Letters to Nature 319 : 751-753. 
  18. ^ Hinshaw, Gary (2006). NASA WMAP, red. "Nye treårsresultater på det eldste lyset i universet" . Hentet 7. mars 2007 . 
  19. ^ Strobel, Nick (2001). Astronomy Notes, red. "Sammensetningen av stjerner" . Hentet 8. mars 2007 . 
  20. ↑ Astrofysikk (ofte stilte spørsmål om astronomi) (red.). "Har fysiske konstanter endret seg med tiden?" . Hentet 8. mars 2007 . 
  21. ^ Gary Hinshaw (10. februar 2006). NASA WMAP, red. "Hva er universet laget av?" . Hentet 1. mars 2007 . 
  22. ↑ Antimaterie arkivert 2016-12-22 på Wayback Machine
  23. ↑ Forskjellen i direkte ladningsparitetsbrudd mellom ladet og nøytral B-mesonforfall, Nature 452, 332-335 (20. mars 2008)
  24. ↑ New Theory of the Universe Marries Two of its Biggest Mysteries (31. januar 2007) av Laura Mgrdichian om arbeidet til Tom Banks, Sean Echols og Jeff L. Jones, Baryogenese, mørk materie og femkanten. J. High Energy Phys. JHEP11 (2006) 046
  25. ↑ Edward L. Wright (12. september 2004). UCLA, red. "Big Bang Nukleosyntese" . Hentet 2. mars 2007 . 
  26. ↑ M. Harwit; M. Spaans (2003). "Kjemisk sammensetning av det tidlige universet" . The Astrophysical Journal 589 (1): 53-57. 
  27. ↑ C. Kobulnicky; E. D. Skillman (1997). "Kjemisk sammensetning av det tidlige universet" . Bulletin of the American Astronomical Society 29 : 1329. 
  28. ↑ Gary Hinshaw (15. desember 2005). NASA WMAP, red. "Tests of the Big Bang: The WBC" . Hentet 2. mars 2007 . 
  29. ↑ Belle Dumé (16. juni 2005). Institute of Physics Publishing, red. "Bakgrunnsnøytrinoer blir med i rampelyset" . Hentet 2. mars 2007 . 
  30. ↑ Modellene hans er spekulative, men bruker metodene til fysikken til Royal Astronomical Society 347 . 2004.s. 921—936 . Hentet 9. januar 2007 . 
  31. ↑ Parnell, Brid-Aine. "Higgs Boson ser ut til å bevise at universet ikke eksisterer" . Forbes (på engelsk) . Hentet 8. februar 2017 . 
  32. ^ "En studie viser at universet sluttet å eksistere for 14 milliarder år siden" . HistoryChannel . 22. august 2014 . Hentet 8. februar 2017 . 
  33. ^ Ross Taylor, Stuart (2000) [1998]. "Solsystemets plass i universet: Universets utstrekning" [Uttalelse av spørsmålet: Solsystemets plass i universet] . Skjebne eller tilfeldighet: Solsystemet vårt og dets plass i kosmos . New York NY, USA: Cambridge University Press. s. 19. ISBN 0-521-48178-3 . Hentet 22. november 2014 .  
  34. ↑ Albert Einstein (1952). Relativitet: The Special and the General Theory (Femtende utgave) , ISBN 0-517-88441-0 .

Eksterne lenker

  • Wikimedia Commons har en mediekategori på Universe .
  • Wikiquote har kjente setninger fra eller om universet .
  • Wiktionary har definisjoner og annen informasjon om universet .
  • Celestia Project Pedagogisk aktivitet "Universet" rettet mot ungdomsskoleelever, videregående elever eller astronomientusiaster generelt.
  • Tyske Berenguer, Rafael Andrés (2001) Behind the Secrets of the Universe ISBN 84-95495-08-2 .
  • Videoer om universet : Audiovisuelt bibliotek om kosmos.

På engelsk: