9 van de meest verbluffende feiten over het universum
Het universum is verbazingwekkend. Om het zo te zeggen: al zijn gewone materie, alle deeltjes die ons maken en alles wat we kunnen zien, maken slechts 4% uit van zijn materie. We ontdekten pas in 1998 de belangrijkste massacomponent van het heelal, het ding dat er 70% van uitmaakt. We noemen het donkere energie – hoewel niemand een flauw idee heeft wat het precies is.
Lees meer over ons ongelooflijke universum:
- Wat zijn de vreemdste sterren in het heelal?
- 12 ongelooflijke feiten over zwaartekracht
- Wat zijn de grootste objecten in het heelal?
Het heelal ” , om de Britse bioloog JBS Haldane te parafraseren, “is niet vreemder dan we ons voorstellen. Het is vreemder dan we ons kunnen voorstellen.” Om dit vreugdevolle feit te vieren, zijn hier 9 van de meest verbazingwekkende ontdekkingen in de ruimte van de afgelopen tijd.
Er is een superzwaar zwart gat in het hart van elk sterrenstelsel
Actieve sterrenstelsels pompen vaak 100 keer meer licht uit dan een normaal sterrenstelsel. Met de ontdekking in 1963 van quasars was het duidelijk dat het licht niet van sterren komt, maar van een centraal gebied kleiner dan het zonnestelsel.
De enige denkbare energiebron is materie die tot gloeiend heet wordt verhit terwijl het naar beneden wervelt op een gigantisch zwart gat tot 50 miljard keer de massa van de zon.
In de jaren negentig ontdekte NASAs Hubble-ruimtetelescoop dat, hoewel actieve sterrenstelsels slechts ongeveer 1% van de sterrenstelsels uitmaken, superzware zwarte gaten geen anomalie zijn.
Bijna elk sterrenstelsel, inclusief onze melk y Way, bevat er één, maar zonder voedselvoorziening, zijn de meeste uitgeschakeld.
Wat doen superzware zwarte gaten in de harten van melkwegstelsels? Waren zij de zaden waarrond sterrenstelsels stolden? Of hebben pasgeboren sterrenstelsels ze voortgebracht? Dit blijven enkele van de grootste onopgeloste vragen in de astrofysica.
Het heelal heeft overal dezelfde temperatuur
De hitte van de Big Bang-vuurbal werd gebotteld in het heelal. Hij kon nergens heen, dus hij is nog steeds om ons heen.
Het vreemde is dat de temperatuur – 2,725 ° C boven het absolute nulpunt (–270 ° C), de laagst mogelijke temperatuur – in wezen de overal hetzelfde.
Maar als we ons voorstellen dat kosmische expansie achteruit loopt, zoals een film in omgekeerde richting, zien we dat delen van het universum die zich vandaag aan weerszijden van de hemel bevinden, niet in contact waren toen de vuurbal van straling brak los van materie.
Met andere woorden, er is onvoldoende tijd geweest om warmte tussen hen te verplaatsen en de temperatuur om gelijk te krijgen sinds de geboorte van het universum.
Astronomen lossen dit op door vast te houden dat het heelal in het begin veel kleiner was dan verwacht, dus de hitte kwam gemakkelijk rond.
Om van dit kleinere formaat naar zijn huidige omvang te komen, moest het heelal een eerste uitbarsting van supersnelle expansie doormaken, bekend als inflatie.
95% van het universum is onzichtbaar
Er is een ontdekking die zo verbazingwekkend is dat ze nog niet in het bewustzijn van de meeste werkende wetenschappers moet doordringen: alles wat de wetenschap is het bestuderen van de afgelopen 350 jaar is maar een kleine verontreiniging van het heelal.
Slechts ongeveer 4,9% van de massa-energie van het heelal bestaat uit atomen: het soort dingen dat jij, ik, de sterren en melkwegstelsels zijn gemaakt van (en daarvan is slechts de helft gezien met telescopen).
Ongeveer 26,8% van de kosmische massa-energie is onzichtbare donkere materie, onthuld omdat het met zijn zwaartekracht aan het zichtbare materiaal trekt.
Kandidaten voor wat donkere materie vormt, omvatten tot nu toe onbekende subatomaire deeltjes en zwarte gaten gemaakt in de oerknal.
Maar naast donkere materie is er donkere energie, goed voor 68,3% van de massa-energie van het heelal.
Het is onzichtbaar, vult de hele ruimte en versnelt kosmische expansie. En onze beste theorie – de kwantumtheorie – overschat de energiedichtheid ervan met een factor één gevolgd door 120 nullen!
Het universum is geboren
Het universum heeft niet altijd bestaan. Het was geboren. 13,82 miljard jaar geleden barstte alle materie, energie, ruimte – en zelfs tijd – los in een titanische vuurbal genaamd de oerknal.
De vuurbal begon uit te zetten en uit het afkoelende puin stolde uiteindelijk de sterrenstelsels – grote eilanden van sterren waarvan onze Melkweg een van de naar schatting twee biljoen is. Dit is in een notendop de oerknaltheorie.
Hoe je het ook bekijkt, het idee dat het universum uit het niets is ontstaan – dat er een dag was zonder gisteren – is volkomen gek. Maar dat is wat het bewijs ons vertelt.
Een onmiddellijke vraag rijst: wat gebeurde er vóór de oerknal?
De onwil om deze lastige vraag onder ogen te zien, is waarom de meeste wetenschappers moesten worden gesleept schoppen en schreeuwen om het idee van de oerknal te accepteren.
De meeste dingen in het universum hebben afstotende zwaartekracht
Het heelal breidt zich uit, zijn samenstellende melkwegstelsels vliegen uit elkaar als stukjes kosmische granaatscherven in de nasleep van de oerknal. De enige werkende kracht zou de zwaartekracht moeten zijn, die werkt als een web van elastiek tussen de melkwegstelsels en ze vertraagt.
Maar in 1998 ontdekten astronomen, in tegenstelling tot alle verwachtingen, dat de uitdijing van het heelal in feite versnelt omhoog.
Om het uit te leggen, postuleerden ze het bestaan van onzichtbare dingen, die ze donkere energie hebben genoemd, die de ruimte vult en een afstotende zwaartekracht heeft. Het is de afstotende zwaartekracht van deze donkere energie die de kosmische expansie versnelt.
Donkere energie is goed voor bijna tweederde van de massa-energie van het heelal. De schoolwetenschap loopt daarom achter de tijd door te zeggen dat de zwaartekracht slecht is. In het grootste deel van het heelal waait het!
De zon produceert slechts een derde van de verwachte neutrinos
Houd uw duim omhoog. Elke seconde passeren 100 miljard neutrinos je miniatuur. 8,5 minuten geleden bevonden ze zich in het hart van de zon.
Zonne-neutrinos zijn een bijproduct van zonlichtgenererende kernreacties. Toen Ray Davis ze opspoorde met 100.000 liter reinigingsvloeistof in een mijn in South Dakota, verwachtte hij het standaardbeeld van de zon te bevestigen.
In plaats daarvan vond hij slechts een derde van de verwachte neutrinos. , iets dat niet alleen werd bevestigd door latere experimenten, maar leidde tot zijn Nobelprijs.
Neutrinos zijn spookachtige subatomaire deeltjes die bestaan in een vreemde kwantumsuperpositie – vergelijkbaar met een dier dat tegelijkertijd een koe, een varken en een kip.
Terwijl ze van de zon reizen, wisselen ze tussen een elektronenneutrino, een muon-neutrino en een tau-neutrino, daarom pikken experimenten die gevoelig zijn voor slechts één type een derde van het verwachte aantal op.
De meeste planetenstelsels verschillen van de onze
Wetenschappers haten het om iets speciaals aan te halen over onze situatie in het heelal. ‘Speciaal’ is onwaarschijnlijk, terwijl ‘typisch’ waarschijnlijk is.
Maar de ontdekking van planeten rond andere sterren – bij de laatste telling zijn er meer dan 3.500 bevestigd – heeft hoofdpijn veroorzaakt. Geen enkele is zoals de onze.
Er zijn supercompacte planetenstelsels waarin alle planeten dichter bij hun moederster draaien dan Mercurius, de binnenste planeet van het zonnestelsel, bij de zon.
Er zijn planeten met een massa van Jupiter die naar binnen moeten zijn gemigreerd.
Er zijn planeten in zeer elliptische banen, vergelijkbaar met die van kometen.
En er zijn planeten die in een baan om de om hun sterren heen.
Aangezien men denkt dat planeten stollen door gas en stof dat in dezelfde richting rond een pasgeboren zon wervelt, is deze laatste ontdekking bijzonder moeilijk uit te leggen.
Tot nu toe weet niemand of de ongebruikelijkheid van ons zonnestelsel iets te maken heeft met het feit dat het menselijk ras is ontstaan om het op te merken.
De eerste aangetroffen zwaartekrachtgolven kwamen van een dubbel zwart gat systeem dat niemand heeft voorspeld
Op 14 september 2015 werden voor het eerst zwaartekrachtgolven op aarde gedetecteerd. Deze rimpelingen in het weefsel van de ruimte-tijd – voorspeld door Einstein in 1916 – kwamen voort uit de samensmelting van twee zwarte gaten in een ver sterrenstelsel.
In het kort, het uitgepompte vermogen was 50 keer groter dan dat van alles de sterren in het heelal gecombineerd. Maar dit was niet het enige overweldigende aspect van de gebeurtenis.
Elk van de zwarte gaten bevond zich in het bereik van 30 zonsmassas. Aangezien een zwart gat is wat er overblijft nadat het grootste deel van een ster als supernova de ruimte in is geblazen, moeten de voorlopers minstens 300 zonsmassas hebben gewogen.
Zulke sterren zijn tegenwoordig ongelooflijk zeldzaam. Maar de twee zwarte gaten zouden overblijfselen kunnen zijn van de allereerste generatie sterren – waarvan wordt gedacht dat ze enorm groot zijn – of zelfs oorspronkelijke zwarte gaten, geboren in het inferno van de oerknal zelf.
Wij lijken alleen te zijn
Er zijn ongeveer 100.000.000.000.000.000.000.000 sterren in het heelal. En waarschijnlijk meer planeten dan sterren. Toch is er in al deze onmetelijkheid maar één plaats waarvan we weten waar het leven bestaat: de aarde.
Ondanks het zoeken naar intelligente signalen is er geen teken van intelligent buitenaards leven gevonden. In feite is er een goed argument dat als zulke levensvormen daarbuiten bestaan, we niet alleen tekenen van hen zouden moeten zien, maar dat ze hier al moeten zijn gekomen.
“Waar zijn ze?” vroeg de natuurkundige Enrico Fermi beroemd. Sommige astronomen denken dat het antwoord is dat we alleen zijn, dat iemand de eerste moet zijn.
Maar het ontbreken van bewijs is geen bewijs van afwezigheid. duurde drie miljard jaar voordat we van een enkele cel naar een complex leven gingen, wat suggereert dat het nemen van deze stap moeilijk is.
Technologische beschavingen zoals de onze zijn misschien zeldzaam en hebben een korte levensduur; we hebben misschien miljoenen anderen gemist of miljarden jaren. Het andere alternatief is dat de dichtstbijzijnde mogelijk te ver weg is om te detecteren.
Marcus Chown is een wetenschapsschrijver en auteur. Dit artikel is oorspronkelijk verschenen in de BBC Sky at Night Magazine van januari 2018.