Yhdeksän kaikkein mielenrauhoittavinta tosiasiaa maailmankaikkeudesta

Universumi on hämmästyttävä. Sanotaan tällä tavalla: kaikki sen tavalliset aineet, kaikki meidät valmistavat hiukkaset ja kaikki mitä voimme nähdä, muodostavat vain 4% sen aineesta. Löysimme maailmankaikkeuden tärkeimmän massakomponentin, sen, joka muodostaa 70% siitä, vain vuonna 1998. Kutsumme sitä pimeäksi energiaksi – vaikka kenelläkään ei ole aavistustakaan, mikä se on.

Lue lisää uskomattomasta maailmankaikkeudestamme:

• Mitkä ovat maailman omituisimmat tähdet?
• 12 uskomatonta tosiasiaa painovoimasta
• Mitkä ovat maailmankaikkeuden suurimmat kohteet?

Universumi ” , muotoilemalla brittiläinen biologi JBS Haldane, ”ei ole outoa kuin voimme kuvitella. Se on outo kuin voimme kuvitella.” Tämän iloisen tosiasian kunniaksi tässä on yhdeksän viime aikojen hämmästyttävimmistä avaruuslöydöksistä.

Aktiiviset galaksit pumppaavat usein 100 kertaa enemmän valoa kuin tavallinen galaksi. Vuonna 1963 löydettiin kvasaareja, joten oli selvää, että valo ei tule tähdistä, vaan keskialueelta pienempi kuin aurinkokunta.

Ainoa ajateltavissa oleva energialähde on hehkutettu aine, kun se pyörii alas jättimäiselle mustalle aukolle, joka on jopa 50 miljardia kertaa Auringon massa.

1990-luvulla NASA: n Hubble-avaruusteleskooppi havaitsi, että vaikka aktiivisten galaksien osuus on vain noin 1% galakseista, supermassiiviset mustat aukot eivät ole poikkeavuuksia.

Lähes jokainen galaksi, myös Maitomme y Way, sisältää yhden, mutta ruokahalua nälkään, useimmat ovat kytkeytyneet pois päältä.

Mitä supermassiiviset mustat aukot tekevät galaksien sydämissä? Oliko ne siemenet, joiden ympärillä galaksit yhtyivät? Vai kutivatko ne vastasyntyneet galaksit? Nämä ovat edelleen suurimpia astrofysiikan ratkaisemattomia kysymyksiä.

Suuren räjähdyksen tulipallon lämpö pullotettiin maailmankaikkeuteen. Sillä ei ollut minne mennä, joten se on edelleen ympärillämme tänään.

Outoa on, että sen lämpötila – 2,725 ° C absoluuttisen nollan (–270 ° C) yläpuolella, alin mahdollinen lämpötila – on olennaisesti sama kaikkialla.

Jos kuitenkin kuvittelemme kosmisen laajenemisen juoksevan taaksepäin, kuten elokuvan päinvastaisessa järjestyksessä, havaitsemme, että maailmankaikkeuden osat, jotka ovat tänään taivaan vastakkaisilla puolilla, eivät olleet kosketuksessa, kun tulipallo säteily irtoaa aineesta.

Toisin sanoen, ei ole ollut riittävästi aikaa lämmön kulkemiseen niiden välillä ja lämpötilan tasaantumiseen maailmankaikkeuden syntymän jälkeen.

Tähtitieteilijät korjaavat tämän ylläpitämällä että varhaisessa vaiheessa maailmankaikkeus oli paljon odotettua pienempi, joten lämpö pääsi helposti ympäriinsä.

Saadakseen tämän pienemmän koon nykyiseen kokoonsa, maailmankaikkeuden täytyi käydä läpi ensimmäinen erittäin nopea laajenemiskierros, joka tunnettiin inflaationa.

Löytö on niin hämmästyttävä, että sitä ei ole vielä valutettu useimpien työskentelevien tutkijoiden tietoisuuteen: kaikki tiede on ollut näiden viimeisten 350 vuoden tutkiminen on vain vähäinen maailmankaikkeuden saastuttaja.

Vain noin 4,9% maailmankaikkeuden massaenergiasta on atomeja: sellaisia tavaroita, joista sinä, minä, tähdet ja galaksit valmistetaan (ja siitä vain puolet on havaittu kaukoputkilla).

Noin 26,8% kosmisesta massaenergiasta on näkymätöntä pimeää ainetta, paljastuu, koska se vetää painovoimallaan näkyvää tavaraa.

Pimeän aineen muodostavien ehdokkaiden joukossa ovat tähän mennessä tuntemattomat subatomiset hiukkaset ja Suuressa Bangsissa tehdyt mustat aukot.

Mutta tumman aineen lisäksi on pimeää energiaa, jonka osuus maailmankaikkeuden massaenergia.

Se on näkymätöntä, täyttää koko avaruuden ja kiihdyttää kosmista laajenemista. Ja paras teoriamme – kvanttiteoria – yliarvioi sen energiatiheyden kertoimella yksi, jota seuraa 120 nollaa!

Universumia ei ole ollut ikuisesti. Se syntyi. 13,82 miljardia vuotta sitten kaikki aine, energia, tila – ja jopa aika – puhkesi olemaan titaanisessa tulipallossa, jota kutsutaan Suureksi Bangiksi.

Tulipallo alkoi laajentua ja jäähtyneestä roskasta se lopulta tarttui galaksit – suuret tähtisaaret, joista Linnunradamme on yksi arviolta kahden biljoonan joukosta. Tämä on pähkinänkuoressa Ison räjähdyksen teoria.

Mistä tahansa katsotkin sitä, ajatus siitä, että maailmankaikkeus syntyi tyhjästä – että oli päivä ilman eilistä – on täysin hullu. Mutta todisteet kertovat sen meille.

Esiin tulee välitön kysymys: mitä tapahtui ennen suurta räjähdystä?

Haluttomuus kohdata tämä hankala kysymys on, miksi useimmat tutkijat oli vedettävä potkia ja huutaa hyväksyä ajatus Suuresta Bangista.

Maailmankaikkeus laajenee, sen sisältämät galaksit lentävät erillään kuin kosmisen sirpaleen palat Suuren Bangsin jälkimainingeissa. Ainoa voima, jonka tulisi toimia, on painovoima, joka toimii kuin elastinen verkko galaksien välillä, hidastamalla niitä.

Mutta vuonna 1998, vastoin kaikkia odotuksia, tähtitieteilijät havaitsivat, että maailmankaikkeuden laajeneminen todella kiihtyy.

Selittääkseen sitä he olettivat näkymättömän tavaran olemassaolon, jota he ovat kutsuneet pimeäksi energiaksi, joka täyttää avaruuden ja jolla on vastenmielinen painovoima. Tämän tumman energian vastenmielinen painovoima kiihdyttää kosmista laajenemista.

Pimeä energia muodostaa melkein kaksi kolmasosaa maailmankaikkeuden massaenergiasta. Siksi koulutiede on aikojen takana sanomalla, että painovoima imee. Suurimmassa osassa maailmankaikkeutta se puhaltaa!

Pidä peukaloa ylöspäin. 100 miljardia neutriinoa kulkee pienoiskuvasi läpi joka sekunti. 8,5 minuuttia sitten he olivat Auringon sydämessä.

Aurinko-neutriinot ovat auringonvaloa tuottavien ydinreaktioiden sivutuote. Kun Ray Davis lähti havaitsemaan heidät 100 000 gallonalla puhdistusnestettä kaivoksessa Etelä-Dakotassa, hän odotti vahvistavansa vakiokuvan auringosta.

Sen sijaan hän löysi vain kolmanneksen odotetuista neutriinoista. , mikä ei vain vahvistettu myöhemmissä kokeissa, vaan johti hänen Nobel-palkintoonsa.

Neutriinot ovat kummallisia subatomisia hiukkasia, jotka esiintyvät outossa kvantti-superpositiossa – samanlainen kuin eläin, joka on samanaikaisesti lehmä, sika ja sika. kana.

Kun he matkustavat auringosta, he kääntyvät elektroneutriinin, muonneutriinon ja tau-neutriinon välillä, minkä vuoksi vain yhdelle tyypille herkkiä kokeita kerää kolmasosa odotetusta määrästä.

Tutkijat vihaavat vedota mihinkään erityiseen tilanteeseemme maailmankaikkeudessa. Erityinen on epätodennäköistä, kun taas tyypillinen on todennäköistä.

Mutta planeettojen löytäminen muiden tähtien ympärille – viimeinkin yli 3500 on vahvistettu – on aiheuttanut päänsärkyä. Kukaan ei ole kuin omamme.

On erittäin pienikokoisia planeettajärjestelmiä, joissa kaikki planeetat kiertävät lähempänä emotähtiään kuin aurinkokunnan sisimmän planeetan Merkuriuksen aurinko.

On Jupiter-massaplaneettoja, joiden on täytynyt siirtyä sisäänpäin.

Planeetat ovat erittäin elliptisillä kiertoradoilla, samanlaisia kuin komeettat.

Ja on planeettoja, jotka kiertävät väärällä tavalla tähtensä ympärillä.

Koska planeettojen uskotaan juuttuneen samansuuntaiseen pyörteeseen vastasyntyneen auringon ympärillä, tämä jälkimmäinen löytö on erityisen vaikea selittää.

Toistaiseksi kukaan ei tiedä, onko aurinkokuntamme epätavallisuudella mitään tekemistä sen kanssa, että ihmiskunta on noussut huomaamaan sen.

14. syyskuuta 2015 havaittiin maan päällä ensimmäistä kertaa gravitaatioaaltoja. Nämä aika-ajan kudoksen aaltoilut – jotka Einstein ennusti vuonna 1916 – tulivat kahden mustan aukon sulautumisesta kaukaisessa galaksissa.

Lyhyesti sanottuna pumpattu teho oli 50 kertaa suurempi kuin kaikkien maailmankaikkeuden tähdet yhdessä. Mutta tämä ei ollut ainoa leuan pudottava tapahtuma.

Jokainen mustista aukoista oli 30 aurinkomassan alueella. Koska musta aukko on jäljellä sen jälkeen, kun suurin osa tähdistä on puhallettu avaruuteen supernovana, edeltäjätähtien on oltava painaneet vähintään 300 aurinkomassaa.

Tällaiset tähdet ovat nykyään uskomattoman harvinaisia. Mutta nämä kaksi mustaa aukkoa olisivat voineet olla jäänteitä ensimmäisestä – valtavaksi ajateltusta – tähtien sukupolvesta tai jopa alkuperäisistä mustista aukoista, jotka ovat syntyneet itse Suuren Bangin helvetissä.

Universumissa on noin 100 000 000 000 000 000 000 000 000 tähteä. Ja luultavasti enemmän planeettoja kuin tähtiä. Kaikessa tässä suunnattomuudessa on kuitenkin vain yksi paikka, jonka tiedämme elämän olemassaolosta: Maa.

Älykkäiden signaalien etsinnästä huolimatta ei ole löydetty merkkejä älykkäästä maan ulkopuolisesta elämästä. Itse asiassa on hyvä argumentti, että jos sellaisia elämänmuotoja on olemassa, meidän ei pitäisi vain nähdä merkkejä niistä, vaan heidän olisi jo pitänyt tulla tänne.

”Missä ne ovat?” fyysikko Enrico Fermi kysyi tunnetusti. Jotkut tähtitieteilijät ajattelevat vastauksen olevan yksin, että jonkun on oltava ensimmäinen.

Mutta todisteiden puuttuminen ei ole osoitus poissaolosta. kesti kolme miljardia vuotta, ennen kuin siirrymme yksisoluisista monimutkaiseen elämään, mikä viittaa siihen, että tämän askeleen ottaminen on vaikeaa.

Meidän kaltaiset tekniset sivilisaatiot voivat olla harvinaisia ja heidän elinaikansa lyhyitä; me olemme saattaneet kaipaamaan muita miljoonia tai miljardeja vuosia. Toinen vaihtoehto on, että lähin voi olla yksinkertaisesti liian kaukana, jotta voimme havaita sen.

Marcus Chown on tiedekirjoittaja ja kirjailija. Tämä artikkeli ilmestyi alun perin BBC Sky at Night Magazinen tammikuun 2018 numerossa.