9 najbardziej oszałamiających faktów dotyczących Wszechświata

Wszechświat jest zdumiewający. Ujmując to w ten sposób: cała jego zwykła materia, wszystkie cząsteczki, które nas tworzą i wszystko, co widzimy, stanowią tylko 4% jego materii. Odkryliśmy główny składnik masy Wszechświata, który stanowi 70% jego masy, dopiero w 1998 roku. Nazywamy to ciemną energią – chociaż nikt nie ma najmniejszego pojęcia, co to właściwie jest.

Przeczytaj więcej o naszym niesamowitym Wszechświecie:

• Jakie są najdziwniejsze gwiazdy we Wszechświecie?
• 12 niesamowitych faktów na temat grawitacji
• Jakie są największe obiekty we Wszechświecie?

Wszechświat ” – parafrazując brytyjskiego biologa JBS Haldanea – „nie jest dziwniejsze, niż sobie wyobrażamy. Jest dziwniejsze, niż możemy sobie wyobrazić”. Aby uczcić ten radosny fakt, oto 9 najbardziej zdumiewających odkryć kosmicznych ostatnich czasów.

Aktywne galaktyki często emitują 100 razy więcej światła niż zwykła galaktyka. Po odkryciu w 1963 roku kwazarów stało się jasne, że światło nie pochodzi z gwiazd, ale z centralnego regionu mniejszy niż Układ Słoneczny.

Jedynym możliwym źródłem energii jest materia rozgrzana do żarzenia, gdy wiruje w dół do gigantycznej czarnej dziury o masie do 50 miliardów mas Słońca.

W latach dziewięćdziesiątych Kosmiczny Teleskop Hubblea NASA odkrył, że chociaż aktywne galaktyki stanowią tylko około 1% galaktyk, supermasywne czarne dziury nie są anomalią.

Prawie każda galaktyka, w tym nasza Milk y Way, zawiera jedną, ale pozbawioną zapasów żywności, większość z nich wyłączyła się.

Co supermasywne czarne dziury robią w sercach galaktyk? Czy były nasionami, wokół których zakrzepły galaktyki? A może zrodziły je nowo narodzone galaktyki? To pozostają jedne z największych nierozwiązanych pytań w astrofizyce.

Ciepło kuli ognia Wielkiego Wybuchu zostało uwięzione we Wszechświecie. Nie miał dokąd pójść, więc nadal jest wokół nas.

Dziwne jest to, że jego temperatura – 2,725 ° C powyżej zera absolutnego (–270 ° C), najniższa możliwa – jest zasadniczo wszędzie to samo.

Jednak jeśli wyobrazimy sobie ekspansję kosmiczną przebiegającą wstecz, jak film w odwrotnej kolejności, stwierdzimy, że części Wszechświata znajdujące się po przeciwnych stronach nieba nie miały dziś kontaktu, gdy kula ognia promieniowanie uwolniło się od materii.

Innymi słowy, od narodzin Wszechświata nie było wystarczająco dużo czasu, aby ciepło przepłynęło między nimi, a temperatura wyrównała się.

Astronomowie naprawiają to, utrzymując na początku Wszechświat był znacznie mniejszy niż oczekiwano, więc ciepło łatwo się rozchodziło.

Aby przejść z tego mniejszego rozmiaru do obecnego, Wszechświat musiał przejść przez początkowy wybuch superszybkiej ekspansji, znany jako inflacja.

Jest odkrycie tak niezwykłe, że jeszcze nie dotarło do świadomości większości pracujących naukowców: wszystko, czym była nauka badanie tych ostatnich 350 lat to tylko niewielkie zanieczyszczenie Wszechświata.

Tylko około 4,9% energii masowej Wszechświata to atomy: z tego, co ty, ja, gwiazdy i galaktyki jesteście (z czego tylko połowa została zauważona za pomocą teleskopów).

Około 26,8% kosmicznej energii masowej to niewidzialna ciemna materia, ujawniona, ponieważ szarpie ona swoją grawitacją na widzialne rzeczy.

Kandydatami na to, co składa się na ciemną materię, są nieznane dotąd cząstki subatomowe i czarne dziury powstałe w Wielkim Wybuchu.

Ale oprócz ciemnej materii jest też ciemna energia, która stanowi 68,3% energia-masa Wszechświata.

Jest niewidzialna, wypełnia całą przestrzeń i przyspiesza kosmiczną ekspansję. A nasza najlepsza teoria – teoria kwantowa – przecenia gęstość energii o współczynnik jeden, po którym następuje 120 zer!

Wszechświat nie istnieje od zawsze. To się narodziło. 13,82 miliarda lat temu cała materia, energia, przestrzeń – a nawet czas – wybuchły w gigantycznej kuli ognia zwanej Wielkim Wybuchem.

Kula ognia zaczęła się rozszerzać, a z ochładzających się szczątków ostatecznie zastygła galaktyki – wielkie wyspy gwiazd, z których nasza Droga Mleczna jest jedną z szacowanych dwóch bilionów. To, w skrócie, jest teoria Wielkiego Wybuchu.

Niezależnie od tego, jak na to spojrzysz, idea, że Wszechświat powstał z niczego – że był dzień bez wczoraj – jest całkowicie zwariowany. Ale to właśnie mówią nam dowody.

Natychmiast nasuwa się pytanie: co wydarzyło się przed Wielkim Wybuchem?

Niechęć do zmierzenia się z tym niezręcznym pytaniem polega na tym, dlaczego większość naukowców musiała być ciągnięta kopiąc i krzycząc, by zaakceptować ideę Wielkiego Wybuchu.

Wszechświat się rozszerza, a galaktyki składowe rozpadają się na kawałki jak kosmiczne odłamki po Wielkim Wybuchu. Jedyną działającą siłą powinna być grawitacja, która działa jak sieć sprężystości między galaktykami, spowalniając je.

Jednak w 1998 roku, wbrew wszelkim oczekiwaniom, astronomowie odkryli, że ekspansja Wszechświata faktycznie przyspiesza w górę.

Aby to wyjaśnić, postulowali istnienie niewidzialnej substancji, którą nazwali ciemną energią, która wypełnia przestrzeń i ma odpychającą grawitację. To odpychająca grawitacja tej ciemnej energii przyspiesza ekspansję kosmiczną.

Ciemna energia stanowi prawie dwie trzecie energii masowej Wszechświata. Dlatego nauka szkolna spóźnia się, mówiąc, że grawitacja jest do niczego. Wieje w większości Wszechświata!

Podnieś kciuk. W każdej sekundzie przez twoją miniaturkę przechodzi 100 miliardów neutrin. 8,5 minuty temu znajdowali się w sercu Słońca.

Neutrina słoneczne są produktem ubocznym reakcji jądrowych generujących światło słoneczne. Kiedy Ray Davis postanowił je wykryć za pomocą 100 000 galonów płynu czyszczącego w kopalni w Południowej Dakocie, spodziewał się potwierdzenia standardowego obrazu Słońca.

Zamiast tego znalazł tylko jedną trzecią oczekiwanych neutrin , coś, co nie tylko zostało potwierdzone przez późniejsze eksperymenty, ale doprowadziło do jego Nagrody Nobla.

Neutrina to upiorne cząstki subatomowe występujące w dziwnej superpozycji kwantowej – podobne do zwierzęcia będącego jednocześnie krową, świnią i kurczak.

Gdy podróżują ze Słońca, zmieniają się między neutrinem elektronowym, neutrinem mionowym i neutrinem tau, dlatego eksperymenty wrażliwe tylko na jeden typ dają jedną trzecią oczekiwanej liczby.

Naukowcy nienawidzą powoływać się na cokolwiek specjalnego na temat naszej sytuacji we Wszechświecie. „Specjalne” jest nieprawdopodobne, podczas gdy „typowe” jest prawdopodobne.

Ale odkrycie planet wokół innych gwiazd – w końcu potwierdzono, że ich ponad 3500 – wywołało ból głowy. Żaden nie jest taki jak nasz.

Istnieją superkompaktowe układy planetarne, w których wszystkie planety krążą bliżej swojej gwiazdy macierzystej niż Merkury, najbardziej wewnętrzna planeta Układu Słonecznego, krąży do Słońca.

Istnieją planety o masie Jowisza, które musiały migrować do wewnątrz.

Istnieją planety na bardzo eliptycznych orbitach, podobnych do tych, które mają komety.

Są też planety, które krążą wokół w złym kierunku wokół swoich gwiazd.

Biorąc pod uwagę, że planety krzepną z gazu i pyłu wirującego w tym samym kierunku wokół nowo narodzonego słońca, to ostatnie odkrycie jest szczególnie trudne do wyjaśnienia.

Jak dotąd nikt nie wie, czy niezwykłość naszego Układu Słonecznego ma cokolwiek wspólnego z tym, że rasa ludzka pojawiła się, aby to zauważyć.

14 września 2015 r. Po raz pierwszy na Ziemi wykryto fale grawitacyjne. Te zmarszczki w strukturze czasoprzestrzeni – przewidywane przez Einsteina w 1916 roku – pochodzą z połączenia dwóch czarnych dziur w odległej galaktyce.

Krótko mówiąc, wypompowana moc była 50 razy większa niż wszystkich gwiazdy we Wszechświecie połączyły się. Ale to nie był jedyny oszałamiający aspekt tego wydarzenia.

Każda z czarnych dziur znajdowała się w zakresie 30 mas Słońca. Ponieważ czarna dziura jest tym, co pozostało po tym, jak większość gwiazd wyleciała w kosmos jako supernowa, gwiazdy prekursorowe musiały ważyć co najmniej 300 mas Słońca.

Takie gwiazdy są dziś niezwykle rzadkie. Ale dwie czarne dziury mogły być pozostałościami pierwszej generacji gwiazd – uważanych za ogromne – lub nawet pierwotnymi czarnymi dziurami, zrodzonymi w piekle samego Wielkiego Wybuchu.

We Wszechświecie jest około 100 000 000 000 000 000 000 gwiazd. I prawdopodobnie więcej planet niż gwiazd. Jednak w całym tym ogromie jest tylko jedno miejsce, o którym wiemy, gdzie istnieje życie: Ziemia.

Pomimo poszukiwań inteligentnych sygnałów, nie znaleziono żadnych śladów inteligentnego życia pozaziemskiego. W rzeczywistości istnieje dobry argument, że jeśli takie formy życia istnieją tam, nie tylko powinniśmy widzieć ich oznaki, ale powinny już tu przybyć.

„Gdzie one są?” – zapytał słynny fizyk Enrico Fermi. Niektórzy astronomowie uważają, że odpowiedź brzmi: jesteśmy sami, że ktoś musi być pierwszy.

Jednak brak dowodów nie świadczy o braku. przejście od pojedynczych komórek do złożonego życia zajęło nam trzy miliardy lat, co sugeruje, że podjęcie tego kroku jest trudne.

Cywilizacje technologiczne, takie jak nasza, mogą być rzadkie, a ich życie krótkie; możemy przegapić inne o miliony lub miliardy lat. Inną alternatywą jest to, że najbliższy może być po prostu zbyt daleko, abyśmy mogli go wykryć.

Marcus Chown jest pisarzem naukowym i autorem. Ten artykuł ukazał się pierwotnie w magazynie BBC Sky at Night ze stycznia 2018 roku.