9 dintre cele mai uimitoare fapte despre Univers

Universul este uluitor. Spuneți-o așa: toată materia sa obișnuită, toate particulele care ne formează și tot ceea ce putem vedea reprezintă doar 4% din materia sa. Am descoperit doar componenta de masă majoră a Universului, ceea ce reprezintă 70% din ea, în 1998. Noi o numim energie întunecată – deși nimeni nu are nici cea mai mică idee despre ce este exact.

Citiți mai multe despre Universul nostru incredibil:

• Care sunt cele mai ciudate stele din Univers?
• 12 fapte incredibile despre gravitație
• Care sunt cele mai mari obiecte din Univers?

Universul ” , pentru a parafraza biologul britanic JBS Haldane, „nu este mai ciudat decât ne imaginăm. Este mai ciudat decât ne putem imagina”. În sărbătoarea acestui fapt vesel, iată 9 dintre cele mai uluitoare descoperiri spațiale din vremurile recente.

Galaxiile active pompează adesea de 100 de ori mai multă lumină decât o galaxie normală. Odată cu descoperirea în 1963 a unor quasari, a fost clar că lumina nu vine de la stele, ci dintr-o regiune centrală. mai mică decât sistemul solar.

Singura sursă de energie concepută este materia încălzită la incandescență, pe măsură ce se învârte pe o gaură neagră uriașă de până la 50 miliarde de ori masa Soarelui.

În anii 1990, telescopul spațial Hubble al NASA a constatat că, deși galaxiile active reprezintă doar aproximativ 1% din galaxii, găurile negre supermasive nu sunt o anomalie.

Aproape fiecare galaxie, inclusiv laptele nostru y Way, conține unul, dar înfometat de aprovizionare cu alimente, majoritatea s-au oprit.

Ce fac găurile negre supermasive în inimile galaxiilor? Erau semințele în jurul cărora galaxiile se congelau? Sau au apărut galaxiile nou-născute? Acestea rămân unele dintre cele mai mari întrebări nerezolvate din astrofizică.

Căldura mingii de foc Big Bang a fost îmbuteliată în Univers. Nu avea încotro, așa că este încă în jurul nostru astăzi.

Ciudat este că temperatura sa – 2.725 ° C peste zero absolut (–270 ° C), cea mai scăzută temperatură posibilă – este în esență la fel pretutindeni.

Cu toate acestea, dacă ne imaginăm expansiunea cosmică care se desfășoară înapoi, ca un film invers, descoperim că părți ale Universului care se află astăzi pe laturile opuse ale cerului nu erau în contact atunci când mingea de foc a radiațiile s-au eliberat de materie.

Cu alte cuvinte, nu a fost suficient timp pentru căldura să se deplaseze între ele și temperatura să se egalizeze de la nașterea Universului.

Astronomii remediază acest lucru menținând că la început, Universul era mult mai mic decât era de așteptat, așa că căldura se învârtea ușor.

Pentru a ajunge de la această dimensiune mai mică la dimensiunea actuală, Universul a trebuit să treacă printr-o explozie inițială de expansiune super rapidă, cunoscută ca inflație.

Există o descoperire atât de uimitoare încât nu a ajuns încă în conștiința celor mai mulți oameni de știință care lucrează: tot ceea ce știința a fost studierea ultimilor 350 de ani nu este decât un contaminant minor al Universului.

Doar aproximativ 4,9% din energia de masă a Universului sunt atomi: genul de lucruri pe care le facem voi, eu, stelele și galaxiile din (și, din asta, doar jumătate a fost văzută cu telescoape).

Aproximativ 26,8% din energia cosmică a masei este materie întunecată invizibilă, dezvăluită deoarece trage cu gravitația sa pe lucrurile vizibile.

Candidații pentru ceea ce compune materia întunecată includ particule subatomice până acum necunoscute și găuri negre făcute în Big Bang.

Dar, pe lângă materia întunecată există energie întunecată, reprezentând 68,3% din energia-masă a Universului.

Este invizibilă, umple tot spațiul și accelerează expansiunea cosmică. Și cea mai bună teorie a noastră – teoria cuantică – supraestimează densitatea energiei sale cu un factor de unul urmat de 120 de zerouri!

Universul nu a existat pentru totdeauna. S-a născut. Acum 13,82 miliarde de ani, toată materia, energia, spațiul – și chiar timpul – au izbucnit într-o minge de foc titanică numită Big Bang.

Mingea de foc a început să se extindă și, din resturile de răcire, s-au înghesuit în cele din urmă galaxii – mari insule de stele, din care Calea Lactee este una dintre cele două trilioane estimate. Aceasta, pe scurt, este teoria Big Bang-ului.

Indiferent de modul în care îl priviți, ideea că Universul a apărut dintr-un nimic – că a existat o zi fără ieri – este cu totul razna. Dar asta ne spune dovezile.

Apare o întrebare imediată: ce s-a întâmplat înainte de Big Bang?

Reticența de a face față acestei întrebări incomode este motivul pentru care majoritatea oamenilor de știință au trebuit să fie târâți lovind și țipând pentru a accepta ideea Big Bang-ului.

Universul se extinde, galaxiile sale constitutive zburându-se ca niște bucăți de metralla cosmică în urma Big Bang-ului. Singura forță care funcționează ar trebui să fie gravitația, care acționează ca o rețea de elastic între galaxii, încetinindu-le.

Dar în 1998, contrar tuturor așteptărilor, astronomii au descoperit că expansiunea Universului este de fapt accelerată. sus.

Pentru a explica acest lucru, ei au postulat existența unor lucruri invizibile, pe care le-au numit energie întunecată, care umple spațiul și are o gravitate respingătoare. Gravitația respingătoare a acestei energii întunecate accelerează expansiunea cosmică.

Energia întunecată reprezintă aproape două treimi din energia de masă a Universului. Știința școlară este, prin urmare, în spatele timpului, spunând că gravitația e de rahat. În cea mai mare parte a Universului suflă!

Ridică degetul mare. 100 de miliarde de neutrini trec prin miniatură în fiecare secundă. Acum 8,5 minute se aflau în inima Soarelui.

Neutrinii solari sunt un produs secundar al reacțiilor nucleare care generează lumina soarelui. Când Ray Davis și-a propus să le detecteze cu 100.000 de litri de lichid de curățat pe o mină din Dakota de Sud, se aștepta să confirme imaginea standard a Soarelui.

În schimb, el a găsit doar o treime din neutrinii așteptați. , ceva care a fost confirmat nu numai de experimentele ulterioare, ci a dus la premiul său Nobel.

Neutrinii sunt particule subatomice fantomatice existente într-o suprapunere cuantică ciudată – asemănătoare unui animal care este simultan o vacă, un porc și un pui.

Pe măsură ce călătoresc de la Soare, răsucesc între a fi un neutrino de electroni, un neutron de muoni și un neutru de tau, motiv pentru care experimentele sensibile la un singur tip ridică o treime din numărul așteptat.

Oamenii de știință urăsc să invoce ceva special despre situația noastră în Univers. „Special” este improbabil, în timp ce „tipic” este probabil.

Dar descoperirea planetelor în jurul altor stele – în ultimul număr, au fost confirmate peste 3.500 – a creat o durere de cap. Niciuna nu este ca a noastră.

Există sisteme planetare super-compacte în care toate planetele orbitează mai aproape de steaua lor mamă decât Mercur, cea mai interioară planetă a sistemului solar, o face Soarelui.

Există planete de masă Jupiter care trebuie să fi migrat spre interior.

Există planete pe orbite foarte eliptice, similare cu cele ale cometelor.

Și există planete care orbitează într-un mod greșit în jurul stelelor lor.

Având în vedere că se crede că planetele se congelează din gaz și praf care se învârt în aceeași direcție în jurul unui soare nou-născut, această din urmă descoperire este deosebit de greu de explicat.

Deocamdată, nimeni nu știe dacă neobișnuitul sistemului nostru solar are legătură cu apariția rasei umane pentru a observa acest lucru.

La 14 septembrie 2015, undele gravitaționale au fost detectate pe Pământ pentru prima dată. Aceste valuri din țesătura spațiu-timp – prezise de Einstein în 1916 – provin din fuziunea a două găuri negre într-o galaxie îndepărtată.

Pe scurt, puterea pompată a fost de 50 de ori mai mare decât cea a tuturor stelele din Univers s-au combinat. Dar acesta nu a fost singurul aspect al evenimentului.

Fiecare dintre găurile negre se afla în intervalul de 30 de mase solare. Deoarece o gaură neagră rămâne după ce cea mai mare parte a unei stele a suflat în spațiu ca supernova, stelele precursoare trebuie să fi cântărit cel puțin 300 de mase solare.

Astfel de stele sunt incredibil de rare astăzi. Dar cele două găuri negre ar fi putut fi rămășițe ale primei generații de stele – considerate a fi uriașe – sau chiar găuri negre primordiale, născute în infernul Big Bang-ului în sine.

Există aproximativ 100.000.000.000.000.000.000.000 de stele în Univers. Și probabil mai multe planete decât stele. Cu toate acestea, în toată această imensitate, există un singur loc despre care există viața: Pământul.

În ciuda căutărilor de semnale inteligente, nu a fost găsit niciun semn de viață inteligentă extraterestră. De fapt, există un argument bun că dacă astfel de forme de viață există acolo, nu numai că ar trebui să vedem semne ale acestora, dar ar fi trebuit deja să vină aici.

„Unde sunt?” a întrebat fizicianul Enrico Fermi faimos. Unii astronomi cred că răspunsul este că suntem singuri, că cineva trebuie să fie primul.

Dar absența dovezilor nu este o dovadă a absenței. A trebuit trei miliarde de ani pentru ca noi să trecem de la celule unice la viața complexă, ceea ce sugerează că este greu să facem acest pas.

Civilizațiile tehnologice precum a noastră pot fi rare și durata lor de viață scurtă; este posibil să fi ratat alte milioane de milioane sau miliarde de ani. Cealaltă alternativă este că cea mai apropiată poate fi pur și simplu prea departe pentru ca noi să o detectăm.

Marcus Chown este un scriitor și autor științific. Acest articol a apărut inițial în numărul din ianuarie 2018 al BBC Sky at Night Magazine.