Hur stor var big bang

För andra betydelser, titta Big bang (olika betydelser).

Big bang (eller stora smällen^[1]) existerar den maximalt vedertagna kosmologiska teorin angående universums tidiga tillväxt.

För ungefär 14 miljarder tid sedan inträffade enstaka massiv smäll inom vilken allting skapades: rummet, materien, ljuset samt tiden.

Teorin täcker tidsperioden sedan universum plats många, många ungt samt fram mot idag.^[2][3] Universums tillväxt tog sin start på grund av cirka 13,8 miljarder kalenderår sedan^[4][5], då rymden började expandera. Universum fanns då extremt tätt samt varmt, samt läka detta observerbara universum fanns koncentrerat inom enstaka punkt.

lokal, tidsperiod samt ämne uppkom samtliga nära big bang.^[6] Den snabba expansionen äger resulterat inom vårt nuvarande kalla samt glesa universum, dock detta finns kvar värmevågor ifrån big bang, likt stora antenner förmå fånga upp.

Termerna big bang samt steady state myntades från astronomenFred Hoyle beneath enstaka radiointervju inom BBC den 28 mars1949, likt en kärnfullt sätt för att karakterisera dem båda ledande kosmologiska teorierna nära den tiden.^[7] Den populära utgåvan existerar för att Hoyle, vilket egen förespråkade steady state-teorin, använde uttrycket inom nedsättande innebörd.

detta förnekade Hoyle senare uttryckligen samt menade för att uttrycket myntades på grund av för att illuminera den största skillnaden mellan dem numeriskt värde teorierna.^[8][9]

Termen big bang inom sig existerar dock något missvisande då detta ej handlar angående ett explosion från ämne inom enstaka tom universum utan istället angående enstaka expansion från rummet likt materian befinner sig inom.

Grunden mot big bang-teorin lades redan 1922 från den ryske samt sovjetiskematematikernAleksandr Fridman samt oberoende 1927 från den romersk-katolskeprästen samt astronomenGeorges Lemaître (1894–1966). Fridman fanns den förste såsom upptäckte för att detta fanns lösningar mot Albert Einsteinsallmänna fysikens teori var universum ej plats statiskt utan kunde utvidgas alternativt krympa.

Einstein ägde infört den kosmologiska konstanten inom sina fältekvationer på grund av för att behärska äga en statiskt universum, samt avfärdade inom start Fridmans ekvationer såsom ofysikaliska. Införandet från den kosmologiska konstanten plats något liksom Einstein ångrade senare. Man får titta detta likt ett ovilja för att lämna tanken från en statiskt universum mot ett start.

Lemaître återupptäckte dessa lösningar fem kalenderår senare samt fanns den vilket drog slutsatsen för att angående universum expanderar måste detta äga haft enstaka start.

Det finns ej många insikt angående hur detta allra allra första skedet från expansionen besitter gått mot. inom princip förutsäger den sedvänja big bang-teorin för att universum uppstår ur ett singularitet nära tiden 0, dock den allmänna relativitetsteorin existerar ej tillförlitlig då universum existerar yngre än planck-tiden, utan den måste då ersättas från kvantgravitation, på grund av vilken detta ännu ej finns någon allmänt godkänd teori.

Singulariteten nära big bang existerar även ovanlig sålunda mot vida för att den direkt påverkar universum nära senare tidpunkter samt därmed inom princip existerar observerbar, medan den singularitet liksom finns inom centrum från en mörk hål döljs på grund av oss från enstaka händelsehorisont, samt därmed ej existerar observerbar. Därför täcker ej big bang detta allra allra första skede alternativt ursprungstillståndets precisa karaktär.

Istället beskriver den hur universum utvecklats efter ett viss tidpunkt, vilken ofta tas liksom slutet från inflationsfasen, dock andra möjligheter besitter även diskuterats. ett sådan tillfälle existerar för att vårt universum skulle behärska uppstå då enstaka himlakropp kollapsar mot en mörk hål inom en universum tillsammans fyra rumsdimensioner.^[10][11] vid sålunda sätt förmå man komma undan för att universum uppstår ur ett observerbar singularitet, samt istället får man enstaka singularitet liksom döljs från detta svarta hålets händelsehorisont.

ett intressant utfall från ett sådan modell existerar för att den eliminerar nödvändigheten från för att införa mörk energi till för att förklara varför universums expansion accelererar, till för att inflytandet från enstaka ytterligare rumsdimension vid gravitationen ger enstaka likartad inverkan vid universums expansion liksom den mörka energin^[12].

Universums uppkomst genom big bang

[redigera | redigera wikitext]

Big bang-teorin utgår ifrån den kosmologiska principen för att universum existerar homogent samt isotropt, detta önskar yttra för att oberoende från plats man existerar inom universum samt åt vilket håll man tittar således ser detta likadant ut.

Denna princip leder mot för att rumtidsgeometrin på grund av universum ges från Friedmann-Lemaître-Robertson-Walkermetriken:

där a(t) existerar enstaka skalfaktor samt k beskriver universums krökning. Genom för att skal angående den radiella koordinaten r räcker detta tillsammans med för att ge k värdena +1, 0, -1.

Fallet k = 0 svarar mot en platt universum, medan k = 1 svarar mot en sfäriskt, slutet universum samt k = -1 svarar mot en hyperboliskt, öppet universum. Friedmann-Lemaître-Robertson-Walkermetriken existerar enstaka s.k. detaljerad svar från Einsteins fältekvationer inom den allmänna relativitetsteorin.^[13][14]

Det existerar viktigt för att notera för att big bang ej existerar ett explosion inom den vanliga meningen för att oss ifrån start äger haft enstaka katalog från ämne liksom legat stilla inom en inom övrigt tomt universum, samt för att denna ämne sedan kastats ut inom detta omgivande tomrummet.

en sådant scenario existerar ej förenligt tillsammans med den kosmologiska principen liksom säger för att universum ser likadant ut överallt. Big bang existerar inom stället enstaka expansion, var avståndet mellan numeriskt värde slumpmässiga partiklar, vilka kunna artikel numeriskt värde atomer alternativt numeriskt värde galaxer, alternativt någonting annat, ökar tillsammans med tiden genom för att själva rummet växer vid bas från för att skalfaktorn a(t) växer tillsammans tiden.

Omvänt ifall oss följer universums tillväxt baklänges ser oss för att avstånden mellan partiklarna blir mindre, universum plats alltså tätare tidigare. Big bang betyder ej för att allting inom universum expanderar. Små objekt liksom människor, fordon samt asteroider expanderar ej, eftersom dem hålls samman från starka kemiska bindningar. Vårt solsystem samt vår galax expanderar ej eftersom gravitationen lokalt existerar tillräckligt kraftfull på grund av för att hindra även dessa ifrån för att expandera.

detta existerar inledningsvis då oss kommer ut mot längdskalor såsom existerar större än enstaka galaxhop liksom oss kunna titta universums expansion.

Om oss följer universums tillväxt baklänges ser oss för att detta fanns ett tidpunkt nära vilken avståndet mellan samtliga partiklar inom universum plats 0.

Alltså blev universums täthet oändligt massiv nära denna tidpunkt. Detta existerar enstaka singularitet, samt detta ögonblick brukar oftast identifieras vilket universums verk. Man förmå visa ifrån den allmänna relativitetsteorin för att universums rumtid bör innehålla ett sådan singularitet, dock Stephen Hawking äger demonstrerat för att kvantmekaniska effekter utför detta möjligt för att universum uppstod utan någon singularitet inom detta inledande ögonblicket.

Istället skulle rumtiden bildat ett slags med rundad form matematik, ungefär vid identisk sätt likt man ej finner någon spets vid jordytan då man gård mot nordpolen. Då rummet samt tiden (rumtiden) uppkom inom samt tillsammans big bang existerar ämnen likt "vad expanderar universum i?" alternativt "vad finns utanför universum?" meningslösa, då rumsliga term, i enlighet med teorin, ej finns någon annanstans än inom universum.

detta finns inga utrymmen utanför universum. även tidsbegreppet "före big bang", existerar från identisk anledning meningslöst.

Det existerar ej bara tätheten likt fanns oändligt upphöjd ifrån start utan detsamma gäller på grund av universums temperatur. inom detta tidiga universum plats temperaturen således upphöjd för att materien fanns uppdelad inom dem maximalt fundamentala elementarpartiklar vilket finns, detta önskar yttra kvarkar samt leptoner.^[15] Ungefär 0,1 ms efter universums uppkomst ägde temperaturen sjunka således många för att kvarkarna kunde slå sig samman mot protoner samt neutroner.

Genom för att neutronen existerar något tyngre än protonen, således bildas detta fem protoner per neutron. då universum sedan existerar ungefär ett kort tid gammalt besitter temperaturen blivit därför nedsänkt för att protonerna samt neutronerna är kapabel vandra samman samt forma atomkärnor. Denna kosmiska nukleosyntes håller vid inom några minuter.^[16] beneath tiden sönderfaller även några från neutronerna mot protoner, således för att effektivt sett går detta 8 protoner per varenda neutron.

dem flesta neutronerna samt protonerna bildar tillsammans helium-4 atomkärnor, samt dem överblivna protonerna blir väte, dock detta uppstår även små mängder deuterium, helium-3 samt litium-7.

Universum fortsätter för att expandera samt kylas från. Efter 350 000 tid äger temperaturen sjunka mot 3 000 grader. Då rör sig elektronerna sålunda långsamt för att dem kunna fångas in från atomkärnorna samt tillsammans bildar dem atomer.

Innan detta skedde därför blockerade dem fria elektronerna fotonernas rörelse, således för att dem endast kunde röra sig ett vykort sträcka innan dem spreds mot enstaka elektron, dock då elektronerna binds inom atomerna blir universum genomskinligt till fotonerna, samt dem är kapabel röra sig fritt genom universum. Idag ser oss denna elektromagnetiska strålning vilket ett kosmisk bakgrundsstrålning inom mikrovågsområdet.

Universum gick sedan in inom den därför kallade mörka tidsåldern^[17].

Den neutrala hydrogen såsom för tillfället bildas existerar utmärkt vid för att absorbera ultraviolett strålning. angående den fanns kvar idag skulle oss behärska titta den såsom absorption från detta ultravioletta ljuset ifrån andra galaxer samt kvasarer, dock enstaka sådan absorption finns ej.

detta betyder för att gasen måste äga blivit joniserad igen, ett incident likt kallas på grund av rejonisationen. beneath den mörka tidsåldern började den atomära gasen för att falla in mot dem förtätningar såsom redan ägde bildats inom den mörka materien^[18].

Big bang existerar ett teori angående hur universum skapades till nästan 14 miljarder tid sedan inom ett extremt varm samt tätt packad klump från energi samt materia.

inom denna gasen skulle detta sedan behärska bildas stjärnor genom för att mindre fragment från gasen drar ihop sig samt kollapsar, dock bildningen från dem inledande stjärnorna skiljer sig ifrån senare generationer från stjärnor. på grund av för att stjärnbildningen bör fungera existerar detta viktigt för att gasen är kapabel stråla ut många från den värme liksom bildas beneath sammandragningen.

inom våra dagar sker detta genom för att molekyler såsom CO sänder ut strålning, dock inom detta tidiga universum finns detta bara väte samt litium likt förmå forma molekyler, dock vätgasmolekylen existerar många sämre vid för att kall luft ned gasen samt litiumhydrid existerar många ovanlig. Därför går detta bara för att forma många tunga stjärnor tillsammans starka gravitationsfält.

Dessa inledande stjärnor vägde troligen några hundra gånger mer än solen^[19][20]. Dessa stjärnor fanns då många varma samt ljusstarka samt sänder ut stora mängder ultraviolett strålning^[21], vilket förmå jonisera vätgasen igen. enstaka ytterligare möjlig källa mot joniserande strålning existerar massiva svarta hål. Dessa hål drar mot sig gas ifrån sin omgivning samt medan denna gas faller ned mot detta svarta hålet värms den upp samt sänder ut ultraviolett strålning, dock troligen plats dem svarta hålen mindre viktiga eftersom dem inledande galaxerna plats relativt små samt därmed ägde mindre svarta hål.

Rejonisationen började bara några hundra miljoner kalenderår efter big bang i enlighet med mätningar från polarisationen från mikrovågsbakgrunden samt ett miljard tid efter big bang ägde praktiskt taget läka gasen mellan stjärnorna blivit joniserad samt universum plats genomskinligt^[22]. Genom sin höga massa plats dem inledande stjärnorna även många kortlivade samt varenda himlakropp exploderade efter endast några miljoner kalenderår såsom enstaka supernova.

beneath denna explosion bildades detta tyngre grundämnen sålunda för att gasen steg till steg berikades tillsammans tyngre grundämnen. på det sättet förmå oss idag inom vårt lokala universum ej hitta några från dem inledande stjärnorna längre, utan mot samt tillsammans med dem äldsta stjärnorna inom dagens universum innehåller små mängder från tyngre grundämnen samt besitter alltså ej bildats direkt ifrån den ursprungliga gasen.

Universums expansion samt ålder

[redigera | redigera wikitext]

Den inledande såsom mätte universums expansionshastighet fanns namn Hubble. inom slutet från 1920-talet ägde han konstaterat ej bara för att ljuset ifrån dem flesta galaxerna existerar rödförskjutet, vilket Vesto Slipher redan ägde sett vid 1910-talet, utan även för att rödförskjutningen växer tillsammans med avståndet mot galaxen.

ifall man tolkar rödförskjutningen liksom ett Dopplereffekt, således för att galaxen rör sig försvunnen ifrån oss tillsammans enstaka hastighet v, sålunda beskrivs sambandet mellan dess hastighet samt avståndet r mot oss från Hubbles lag:

där H₀ existerar Hubbles konstant. Teoretiskt kunna oss uttrycka Hubbles konstant tillsammans hjälp från skalfaktorn a.

Hubbles konstant existerar detta nuvarande värdet vid a′/a. Egentligen existerar den kosmiska rödförskjutningen ej enstaka Dopplereffekt utan den beror vid för att medan ljusvågen färdas ifrån avlägsen galax mot oss kommer vågens våglängd för att expandera noggrann liksom allt annat inom universum. Studier från cepheider inom andra galaxer ger oss idag för att Hubbles konstant existerar 74 km/s/Mpc.^[23]

Om universum utvidgade tillsammans med ett konstant hastighet sålunda skulle universums ålder artikel 1/H₀, dock universums expansionshastighet påverkas från gravitationen ifrån all ämne samt energi inom universum.

Detta förmå oss titta vid numeriskt värde sätt. till detta inledande bestämmer den totala energidensiteten inom universum dess krökning. ifall energidensiteten överstiger den kritiska densiteten, vilket uttryckt inom massenheter existerar ungefär 10^-26 kg/m³, sålunda kommer universum äga ett positiv krökning (k = 1) samt detta existerar sfäriskt, slutet.

Omvänt angående densiteten underskrider denna kritiska densitet, därför existerar universum hyperboliskt, öppet. Den andra effekten existerar för att genom gravitationen kommer expansionshastigheten för att förändras tillsammans tiden. detta maximalt naturliga vore för att universums expansion långsamt avtar dock 1998 upptäckte numeriskt värde grupper, The Supernova Cosmology Project, såsom leddes från Saul Perlmutter, samt The High-z Supernova Search grupp, vilket leddes från Brian Schmidt samt Adam Riess, genom för att mäta ljusstyrkan hos avlägsna typ Ia supernovor oberoende från varandra för att universums expansion tvärtom accelererar.^[24] Denna acceleration förklaras bäst från för att universum mot största delen består från enstaka okänd form eller gestalt från mörk energi, vilken äger den speciella egenskapen för att den äger en starkt negativt tryck.

De bästa mätningar från universums ålder liksom finns idag existerar dem vilket kommer ifrån ESAsPlanck-projekt, samt NASAsWMAP-projekt, vilka observerar olika aspekter från den kosmiska bakgrundsstrålningen. Mätningarna ger för att universums ålder existerar 13,799 ± 0,038 miljarder år^[4] respektive 13,772 ± 0,059 miljarder år.^[5] Detta ligger inom linje tillsammans med andra uppskattningar baserade vid direkta mätningar från Hubbles konstant samt bestämningar ifrån studier från supernovor från typ Ia hur universums expansion accelererar.

Observationer likt stödjer big bang

[redigera | redigera wikitext]

Den kosmologiska standardmodellen likt numera kallas Lambda-CDM-modellen ger ett många noggrant redogörelse från ett massiv mängd kosmologiska observationer samt experiment. detta allra första stödet kom genom namn Hubbles observationer beneath 1920-talet såsom visade för att nästan samtliga galaxer avlägsnar sig ifrån oss, samt ju längre försvunnen dem existerar, desto snabbare avlägsnar dem sig.

Hubble publicerade 1929 Hubbles team liksom säger för att avlägsna galaxers hastighet försvunnen ifrån oss existerar proportionell mot deras avstånd ifrån oss, samt drog slutsatsen för att universum expanderar.^[25] vid bas från universums expansion sker ett rödförskjutning från avlägsna galaxers spektra, vilket är kapabel användas på grund av för att avståndsbestämma dem.

(Denna rödförskjutning bör ej förväxlas tillsammans med Dopplereffekten.) Hubbles observationer från universums expansion stödjer big bang-modellen, dock dem förmå även förklaras från steady state-teorin. Dock således kräver steady state för att universum ständigt besitter varit likadant, medan big bang förutsätter för att universum äger utvecklats.

detta sistnämnda stämmer många förbättrad tillsammans observationer från för att mot modell kvasarer fanns många vanligare då universum plats yngre än dem existerar idag.

Ett starkare stöd på grund av teorin kom genom Arno Penzias samt Robert Wilsons upptäckt kalenderår 1964 från den därför kallade kosmiska bakgrundstrålningen, vilket förutsagts från Gamow, Alpher, samt Herman redan 1948, samt sedan oberoende från Dicke samt Peebles 1964.

Big bang-teorin leder mot enstaka nästan homogen kosmisk bakgrundsstrålning, vars spektrum existerar detta till strålning ifrån ett mörk lekamen tillsammans med ett temperatur vid 2,7 K. Teorin säger även för att detta bör inträffa många små fluktuationer inom strålningens temperatur, vilka besitter sitt ursprung inom kvantfluktuationer inom densiteten inom detta tidiga universum.

Relativt nya mätningar från fluktuationer inom bakgrundsstrålningen, såsom utförts från satellitexperimenten COBE samt WMAP, äger bekräftat denna förutsägelse inom detalj.

Det tredjeplats klassiska stödet på grund av big bang existerar dem relativa förekomsterna från lätta grundämnen inom universum. inom detta många tidiga samt många varma universum kunde väteatomers kärnor kämpa samman mot heliumkärnor samt inom någon mån litiumkärnor, dock dem processerna avstannade då universum svalnat.

Teorin på grund av big bang nukleosyntes förutspår för att vanlig ämne skulle mot 77 % artikel väte samt mot ungefär 23 % helium, tillsammans spår från litium (övriga tyngre grundämnen besitter tillkommit senare, inuti stjärnor). Detta stämmer väl tillsammans observationer.^[26]

Förutom dessa tre grundpelare finns flera andra belägg.

Särdrag samt problem

[redigera | redigera wikitext]

Även ifall forskarvärlden inom solens tid, vid bas från den överväldigande överensstämmelsen mellan observationer samt experiment, äger accepterat big bang framför andra kosmologiska modeller, plats detta vetenskapliga samfundet enstaka gång uppdelat mellan förespråkare på grund av big bang samt framförallt steady state-teorin.

Dessa alternativa modeller äger idag uteslutits framför allt vid bas från observationen samt noggranna mätningar från den kosmiska bakgrundsstrålningen.

Big Bang-teorin existerar den maximalt accepterade vetenskapliga förklaringen på grund av universums uppkomst.

För för att behärska jämföra samt undersöka livskraften hos nya kosmologiska hypoteser utformades redan vid 1930-talet en halvdussin olika klassiska test, varav Tolman Surface Brightness Test existerar en exempel.^[27]

För big bang äger detta, sedan teorin inledningsvis tog form eller gestalt, framhållits olika svårigheter på grund av denna, såsom horisontproblemet, flathetsproblemet, förekomsten från magnetiska monopoler samt antimateria, klotformiga stjärnhopars ålder, samt vid senare kalenderår mörk ämne samt mörk energi.

enstaka sektion från dessa bekymmer besitter lösts, antingen genom förbättrad observationer alternativt modifikationer från teorin, samt existerar intressanta främst ur historisk synvinkel. en modell vid detta existerar dem klotformiga stjärnhoparna, vilka tillsammans förbättrad medvetande från stjärnornas fysik visade sig artikel yngre än man trott. andra existerar aktiva forskningsfält, likt mot modell asymmetrin mellan ämne samt antimateria.

Inflation

[redigera | redigera wikitext]

En ren big bang-modell redogör ej varför universum existerar således likformigt inom samtliga riktningar, horisontproblemet, samt varför rymdens krökning existerar således nära noll samt flathetsproblemet. Detta kunna dock förklaras ifall expansionen beneath big bang inom en inledningsvis skede varit extremt snabb.

Hypotesen för att expansionen nära big bang inom enstaka fas varit många snabb kallas inflationsteorin samt föreslogs 1980 från Alan Guth^[28] liksom ett svar mot horisontproblemet samt flathetsproblemet. Teorin besitter sedan dess förfinats samt detta finns flera olika varianter. Principen existerar för att universum inledningsvis beneath någon bråkdels kort tid efter big bang utvidgade oerhört snabbt - storleken beräknas äga ökat ungefär 10²⁸ gånger.

Resultaten ifrån WMAP överensstämmer tillsammans dem enklare inflationsmodellerna.^[29][30] Den kosmologiska standardmodellen, Lambda-CDM-modellen existerar den senaste utgåvan från big bang-kosmologin samt inkluderar inflation. Den existerar ett väl testad vetenskaplig teori likt existerar allmänt tillåten inom vetenskapssamfundet, eftersom den ger den maximalt korrekta samt fullständiga förklaringen mot samtliga dem fenomen liksom astronomer observerar.

I mars 2014 offentliggjorde en amerikanskt forskarlag en lyckat test från inflationsteorin genom för att inom mikrovågsbakgrundens polarisation leta efter signaler ifrån dem gravitationsvågor liksom genererades beneath big bang (för ett populär skildring titta ^[31]). Observationer tillsammans teleskopet BICEP2 nära sydpolen visade mönster inom den polariserade strålningen vars attribut stämmer väl överens tillsammans med detta man avvaktar sig från gravitationsvågor vilket uppstod beneath inflationen^[32][33][34], dock såsom existerar inom konflikt tillsammans med förväntningarna ifrån den ekpyrotiska modellen, såsom baseras vid strängteorin.

Dessa konsekvens äger senare (2015) demonstrerat sig artikel felaktiga samt den cirkulärpolarisation likt BICEP2 äger mätt upp kommer ifrån kosmiskt damm.^[35]

Inte ett utan flera?

[redigera | redigera wikitext]

En vanlig variant vid big bang-teorin existerar för att universum pulserar samt genomgår upprepade big bangs varvid materien inom universum praktiskt taget nyskapas tillsammans med jämna mellanrum.

Dessa modeller brukar kallas cykliska universa samt förespråkas från bland andra Fridman, Gamow samt Dicke.^[36] andra vetenskapsman menar för att teorierna ifall cykliska universa existerar behäftade tillsammans alltför flera bekymmer på grund av för att existera sannolika. en bekymmer existerar för att förklara varför Universum utvidgas allt snabbare.

ifall universum ett gång kommer för att dras ihop mot ett fräsch big bang borde utvidgningen minska efterhand till för att mot senaste avta helt.^[37]

Den ekpyrotiska modellen, utvecklad från Neil Turok samt Paul Steinhardt 2006^[38] äger demonstrerat för att en sådant universum skulle behärska förklara vissa bekymmer tillsammans med den kosmologiska konstanten, likt nära tiden på grund av (en) big bang, i enlighet med vissa teorier, skulle behöva artikel uppemot 10¹⁰⁰ gånger större än dem värden likt verkar behärska bli mättad upp.

enstaka från konsekvenserna från deras arbeten existerar för att universum skulle behärska artikel minimalt 986 miljarder kalenderår gammalt, eventuellt mot samt tillsammans oändligt gammalt.^[39]

Se även

[redigera | redigera wikitext]

Litteratur

[redigera | redigera wikitext]

Källor

[redigera | redigera wikitext]

Noter

[redigera | redigera wikitext]

Externa länkar

[redigera | redigera wikitext]