Esittely
Alussa ei ollut mitään. Sitten, noin 13,7 miljardia vuotta sitten, maailmankaikkeus muodostui. Emme vieläkään tiedä tarkkaa olosuhteita, joissa tämä tapahtui, ja onko olemassa aika aikaisempaa. Mutta käyttämällä kaukoputken havaintoja ja hiukkasfysiikan malleja tutkijat ovat kyenneet koota yhteen karkean aikataulun kosmosen elämän tärkeimmistä tapahtumista. Tässä katsotaan joitain maailmankaikkeuden tärkeimpiä historiallisia hetkiä lapsenkengistä lopulliseen kuolemaansa saakka.
Alkuräjähdys
Kaikki alkaa suuresta räjähdyksestä, joka "on hetki ajassa, ei pisteessä avaruudessa", Kalifornian teknillisen instituutin teoreettinen fyysikko Sean Carroll kertoi Live Science: lle. Erityisesti se on hetki, jolloin aika itse alkoi, hetki, josta kaikki myöhemmät olennot on laskettu. Tunnetusta monikerrasta huolimatta Big Bang ei ollut oikeastaan räjähdys, vaan ajanjakso, jolloin maailmankaikkeus oli erittäin kuuma ja tiheä ja avaruus alkoi laajentua ulospäin kaikkiin suuntiin kerralla. Vaikka ison räjähdyksen mallissa todetaan, että maailmankaikkeus oli äärettömän pieni piste äärettömästä tiheydestä, se on vain käsiaaltomuoto sanoa, että emme tiedä aivan mitä sitten tapahtui. Matemaattisella äärettömyydellä ei ole järkeä fysiikkayhtälöissä, joten iso räjähdys on todella kohta, jossa nykyinen ymmärryksemme universumista hajoaa.
Kosmisen inflaation aikakausi
Universumin seuraava temppu oli kasvaa todella iso todella nopeasti. Ensimmäisen 0.0000000000000000000000000000001 (eli desimaalin tarkkuudella 30 nolla ennen 1: tä) sekunnin sisällä kosmos voi olla laajentunut eksponentiaalisesti, ajaen maailmankaikkeuden alueet, jotka olivat aiemmin olleet läheisessä kosketuksessa. Tämä aika, joka tunnetaan nimellä inflaatio, on edelleen hypoteettinen, mutta kosmologit pitävät ideasta, koska se selittää miksi avaruuden kaukaiset alueet näyttävät niin samanlaisilta toisistaan huolimatta siitä, että ne ovat erotettu toisistaan valtavien etäisyyksien päässä. Jo vuonna 2014 ryhmä luuli löytäneensä signaalin tästä laajentumisesta varhaisen maailmankaikkeuden valossa. Mutta tulokset osoittautuivat myöhemmin jotain paljon arkipäiväisempiä: häiritsevä tähtienvälistä pölyä.
Kvarki-gluoniplasma
Muutama millisekuntia ajan alkamisen jälkeen varhainen maailmankaikkeus oli todella kuuma - puhumme välillä 7 biljoonaa ja 10 biljoonaa Fahrenheit-astetta (4 biljoonaa ja 6 biljoonaa celsiusastetta). Sellaisissa lämpötiloissa kvarkeiksi kutsuttujen alkuainehiukkasten, jotka normaalisti sitoutuvat tiukasti protonien ja neutronien sisäpuolelle, vaelteltiin vapaasti. Gluonit, joilla on vahva voima, joka tunnetaan perusteellisena voimana, sekoitettiin näiden kvarkkien kanssa kosmeaan läpäisseeseen keittoiseen alkuteolliseen nesteeseen. Tutkijat ovat onnistuneet luomaan samanlaisia olosuhteita hiukkaskiihdyttimille maan päällä. Mutta vaikeasti saavutettavissa oleva tila kesti vain muutaman sekunnin murto-osan, sekä maanpäällisissä atomien murskaajissa että varhaisessa maailmankaikkeudessa.
Varhainen aikakausi
Seuraavassa vaiheessa, joka alkoi noin muutaman tuhannesosan sekunnissa Ison räjähdyksen jälkeen, oli paljon toimintaa. Kosmisen laajentuessa se jäähtyi, ja pian olosuhteet olivat riittävän selkeät kvarkkien yhdistämiseksi protoneiksi ja neutroneiksi. Yhden sekunnin jälkeen ison räjähdyksen jälkeen maailmankaikkeuden tiheys laski tarpeeksi, jotta neutriinot - kevyin ja vähiten vuorovaikutuksessa oleva perushiukkas - voisivat lentää eteenpäin lyömättä mitään, luomalla niin kutsutun kosmisen neutriino-taustan, jonka tutkijoiden ei ole vielä havaittu.
Ensimmäiset atomit
Ensimmäisen 3 minuutin ajan maailmankaikkeuden protoneista ja neutroneista sulatuneet muodostuivat vety-isotooppi, nimeltään deuterium sekä helium ja pieni määrä seuraavan vaaleinta elementtiä, litiumia. Mutta lämpötilan laskun jälkeen tämä prosessi pysähtyi. Viimeinkin, 380 000 vuotta ison räjähdyksen jälkeen, asiat olivat riittävän viileitä, jotta vety ja helium voisivat yhdistyä vapaiden elektronien kanssa muodostaen ensimmäiset neutraalit atomit. Fotonit, jotka olivat aikaisemmin joutuneet elektroneihin, voivat nyt liikkua ilman häiriöitä, luomalla kosmisen mikroaaltotausta (CMB), tämän aikakauden jäännös, joka havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 1965.
Pimeät ajat
Hyvin pitkään mikään maailmankaikkeudessa ei antanut valoa. Tämä ajanjakso, joka kesti noin 100 miljoonaa vuotta, tunnetaan nimellä Kosminen Pimeä Aika. Tätä aikakautta on edelleen erittäin vaikea tutkia, koska tähtitieteilijöiden tieto maailmankaikkeudesta tulee melkein kokonaan tähtivalosta. Ilman tähtiä on vaikea tietää mitä tapahtui.
Ensimmäiset tähdet
Noin 180 miljoonan vuoden kuluttua isosta räjähdyksestä vety ja helium alkoivat romahtaa suuriksi palloiksi, jolloin niiden ytimessä syntyivät sisälämpötilat, jotka syttyivät ensimmäisiksi tähtiin. Universumi siirtyi ajanjaksolle, joka tunnetaan nimellä Kosminen valkeus (reionization), koska varhaisten tähteiden ja galaksien säteilemät kuumat fotonit hajottivat tähtienvälisessä tilassa olevat neutraalit vetyatomit protoneiksi ja elektroneiksi, prosessiksi, jota kutsutaan ionisaatioksi. On vaikea sanoa, kuinka kauan uudelleenistuminen kesti. Koska se tapahtui niin aikaisin, sen signaalit peittävät myöhemmät kaasut ja pöly, joten parhaat tutkijat voivat sanoa, että se oli ohi noin 500 miljoonaa vuotta Ison räjähdyksen jälkeen.
Suuren mittakaavan rakenne
Tässä on, missä maailmankaikkeus alkaa liiketoimintaa tai ainakin tuttua yritystä, josta tänään tiedämme. Pienet varhaiset galaksit alkoivat sulautua toisiinsa suuremmiksi galakseiksi ja noin miljardi vuotta suuremman räjähdyksen jälkeen niiden keskuksiin muodostui supermassiivisia mustia reikiä. Kirkkaat kvasaarit, jotka tuottavat voimakkaita valonheittimiä, jotka voidaan nähdä 12 miljardin valovuoden päässä, päällä.
Universumin keskivuodet
Universumin kehitys jatkui seuraavien useiden miljardien vuosien ajan. Alkeamman maailmankaikkeuden tiheydeltään tiheämmät paikat houkuttelivat ainetta itseensä painovoiman avulla. Ne kasvoivat hitaasti galaktisiksi klustereiksi ja pitkiksi kaasu- ja pölyjaksoiksi, mikä tuotti kauniin säikeisen kosmisen rainan, joka voidaan nähdä tänään.
Aurinkokunnan synty
Noin 4,5 miljardia vuotta sitten yhdessä tietyssä galaksissa kaasupilvi romahti keltaiseksi tähtiä ympäröivään rengasjärjestelmään. Nämä renkaat yhdistyivät kahdeksaan planeettaan sekä erilaisiin komeetoihin, asteroideihin, kääpiö planeetoihin ja kuihin, muodostaen tutun tähtijärjestelmän. Keskustähden ulkopuolella oleva kolmas planeetta onnistui joko pitämään tonnin vettä tämän prosessin jälkeen, tai muuten komeetat toimittivat myöhemmin jäiden ja veden virtauksen.
