9 av de mest imponerende fakta om universet

Universet er forbløffende. Sett det slik: alt det vanlige stoffet, alle partiklene som lager oss og alt vi kan se utgjør bare 4% av dets materie. Vi oppdaget bare universets viktigste massekomponent, det som utgjør 70% av det, i 1998. Vi kaller det mørk energi – selv om ingen har den minste anelse om hva det egentlig er.

Les mer om vårt utrolige univers:

• Hva er de rareste stjernene i universet?
• 12 utrolige fakta om tyngdekraften
• Hva er de største objektene i universet?

Universet ” , for å omskrive den britiske biologen JBS Haldane, «er ikke fremmed enn vi forestiller oss. Det er fremmed enn vi kan forestille oss.» For å feire dette gledelige faktum er her 9 av de mest forbløffende romfunnene i nyere tid.

Aktive galakser pumper ofte ut 100 ganger mer lys enn en vanlig galakse. Med oppdagelsen av kvasarer i 1963 var det klart at lyset ikke kommer fra stjerner, men fra en sentral region mindre enn solsystemet.

Den eneste tenkelige energikilden er materie som er oppvarmet til glød da den virvler ned på et gigantisk svart hull opptil 50 milliarder ganger solens masse.

På 1990-tallet fant NASAs Hubble-romteleskop at selv om aktive galakser bare utgjør omtrent 1% av galaksene, er supermassive sorte hull ingen avvik.

Nesten alle galakser, inkludert vår melk y Way, inneholder en, men sultet av matforsyning, de fleste har slått av.

Hva gjør supermassive sorte hull i galaksenes hjerter? Var det frøene rundt hvilke galakser som størknet? Eller gydde nyfødte galakser dem? Disse er fortsatt noen av de største uløste spørsmålene innen astrofysikk.

Varmen til Big Bang ildkule ble tappet opp i universet. Det hadde ingen steder å gå, så det er fremdeles rundt oss i dag.

Det rare er at temperaturen – 2.725 ° C over absolutt null (-270 ° C), den laveste temperaturen som er mulig – i det vesentlige er Det samme overalt.

Likevel, hvis vi forestiller oss at kosmisk utvidelse løper bakover, som en film i omvendt retning, finner vi at deler av universet som er på motsatte sider av himmelen i dag ikke var i kontakt da ildkulen til stråling brøt seg fri for materie.

Med andre ord, det har vært utilstrekkelig tid for varme å bevege seg mellom dem og temperaturen til å utjevnes siden universets fødsel.

Astronomer fikser dette ved å opprettholde at tidlig var universet mye mindre enn forventet, så varmen kom lett rundt.

For å komme fra denne mindre størrelsen til den nåværende størrelsen, måtte universet gjennom en utbrudd av superrask ekspansjon, kjent som inflasjon.

Det er en oppdagelse så utrolig at den ennå ikke har sivet inn i bevisstheten til de fleste arbeidende forskere: alt vitenskapen har vært å studere de siste 350 årene er bare en mindre forurensning av universet.

Bare ca 4,9% av universets masseenergi er atomer: den typen ting du, meg, stjernene og galaksene er laget av (og av det, bare halvparten har blitt oppdaget med teleskoper).

Omtrent 26,8% av den kosmiske masseenergien er usynlig mørk materie, avslørt fordi den sleper med tyngdekraften på de synlige tingene.

Kandidater til det som utgjør mørk materie inkluderer hittil ukjente subatomære partikler og sorte hull laget i Big Bang.

Men i tillegg til mørk materie er det mørk energi, og utgjør 68,3% av universets masse-energi.

Den er usynlig, fyller hele rommet og akselererer kosmisk ekspansjon. Og vår beste teori – kvanteteori – overvurderer energitettheten med en faktor etterfulgt av 120 nuller!

Universet har ikke eksistert for alltid. Den ble født. For 13,82 milliarder år siden brøt all materie, energi, rom – og til og med tid ut – til å være i en titanisk ildkule kalt Big Bang.

Ildkulen begynte å utvide seg, og ut av det avkjølende rusket, til slutt størknet det galakser – store øyer med stjerner som vår Melkevei er en av anslagsvis to billioner. Dette, i et nøtteskall, er Big Bang-teorien.

Uansett hvordan du ser på det, er ideen om at universet dukket opp i et ingenting – at det var en dag uten en gårsdag – er helt bonkers. Men det er det bevisene forteller oss.

Det oppstår et øyeblikkelig spørsmål: hva skjedde før Big Bang?

Motviljen mot å møte dette vanskelige spørsmålet er hvorfor de fleste forskere måtte dras. sparker og skriker for å akseptere ideen om Big Bang.

Universet utvider seg, dets sammensatte galakser flyr fra hverandre som biter av kosmisk granatsplinter i etterkant av Big Bang. Den eneste kraften som skal fungere, bør være tyngdekraften, som fungerer som et elastisk vev mellom galaksene, og bremser dem ned.

Men i 1998, i motsetning til alle forventninger, fant astronomer at utvidelsen av universet faktisk går fort opp.

For å forklare det postulerte de eksistensen av usynlige ting, som de har betegnet mørk energi, som fyller rommet og har frastøtende tyngdekraft. Det er den frastøtende tyngdekraften til denne mørke energien som akselererer den kosmiske ekspansjonen.

Mørk energi utgjør nesten to tredjedeler av universets masseenergi. Skolevitenskap ligger derfor bak tiden med å si at tyngdekraften suger. I det meste av universet blåser det!

Hold tommelen opp. 100 milliarder nøytrinoer passerer gjennom miniatyrbildet ditt hvert sekund. For 8,5 minutter siden var de i hjertet av Solen.

Solnøytrinoer er et biprodukt av kjernefysiske reaksjoner som genererer sollys. Da Ray Davis satte opp for å oppdage dem med 100.000 liter rengjøringsvæske nedover en gruve i South Dakota, forventet han å bekrefte standardbildet av solen.

I stedet fant han bare en tredjedel av de forventede nøytrinoene , noe som ikke bare ble bekreftet av senere eksperimenter, men som førte til hans Nobelpris.

Neutrinoer er spøkelsesagtige subatomære partikler som eksisterer i en merkelig kvanteoverstilling – i likhet med et dyr som samtidig er en ku, en gris og en kylling.

Når de reiser fra solen, vender de mellom å være en elektronnøytrino, en muon-nøytrino og en tau-nøytrino, og derfor tar eksperimenter som er følsomme for bare en type, opp en tredjedel av det forventede tallet.

Forskere hater å påkalle noe spesielt om vår situasjon i universet. Spesiell er usannsynlig mens typisk er sannsynlig.

Men oppdagelsen av planeter rundt andre stjerner – til sist antall, mer enn 3500 er bekreftet – har skapt hodepine. Ingen er som vår egen.

Det er superkompakte planetariske systemer der alle planeter kretser nærmere sin morsstjerne enn Merkur, den innerste planeten til solsystemet, gjør mot solen.

Det er Jupiter-masseplaneter som må ha migrert innover.

Det er planeter i meget elliptiske baner, lik de som kometer.

Og det er planeter som kretser rundt feil vei rundt stjernene sine.

Gitt at det antas at planetene stivner fra gass og støv som snurrer i samme retning rundt en nyfødt sol, er denne sistnevnte oppdagelsen spesielt vanskelig å forklare.

Foreløpig vet ingen om det uvanlige i vårt solsystem har noe å gjøre med at menneskeheten har oppstått for å legge merke til det.

14. september 2015 ble gravitasjonsbølger oppdaget på jorden for første gang. Disse krusninger i stoffet av romtid – spådd av Einstein i 1916 – kom fra sammenslåingen av to sorte hull i en fjern galakse.

Kort fortalt var kraften som ble pumpet ut 50 ganger større enn for alle stjernene i universet kombinert. Men dette var ikke det eneste aspektet ved hendelsen.

Hvert av de svarte hullene var i området for 30 solmasser. Siden et svart hull er det som er igjen etter at det meste av en stjerne har blåst ut i rommet som en supernova, må forløperstjernene ha veid minst 300 solmasser.

Slike stjerner er utrolig sjeldne i dag. Men de to sorte hullene kunne ha vært rester av den aller første generasjonen av stjerner – antatt å være enorme – eller til og med opprinnelige sorte hull, født i infernoet til selve Big Bang.

Det er omtrent 100.000.000.000.000.000.000.000.000 stjerner i universet. Og sannsynligvis flere planeter enn stjerner. Likevel er det bare ett sted vi kjenner til hvor livet eksisterer i hele denne enormenheten: Jorden.

Til tross for søk etter intelligente signaler, er det ikke funnet tegn på intelligent liv utenomjordisk. Det er faktisk et godt argument for at hvis slike livsformer eksisterer der ute, ikke bare skal vi se tegn på dem, men de burde allerede ha kommet hit.

«Hvor er de?» spurte fysikeren Enrico Fermi berømt. Noen astronomer tror svaret er at vi er alene, at noen må være de første.

Men fravær av bevis er ikke bevis for fravær. Det det tok tre milliarder år for oss å gå fra enkeltceller til komplekst liv, noe som antyder at det er vanskelig å ta dette trinnet.

Teknologiske sivilisasjoner som våre kan være sjeldne og deres levetid er kort; vi har kanskje savnet andre i millioner eller milliarder av år. Det andre alternativet er at den nærmeste rett og slett kan være for langt unna for oss å oppdage.

Marcus Chown er vitenskapelig forfatter og forfatter. Denne artikkelen dukket opprinnelig opp i januar 2018-utgaven av BBC Sky at Night Magazine.