Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning 37 frågor/svar hittade Universum-Solen-Planeterna [21440] Svar: Man tror att galaxerna bildades några hundra miljoner år efter big bang. Det är dessa man vill kunna observera med det aktuella Webbteleskopet, se James_Webb_Space_Telescope . Detta rymdteleskop är känsligt för infraröd strålning, vilket innebär att det är känsligt för det vanliga ljuset rödförskjutet in i infrarött. Nej, universum expanderar så att varje punkt kommer längre ifrån varje annan punkt. Det är inte som en explosion då materia kastas ut i alla riktningar från ett centrum. Universum har inget centrum. Eftersom universum före 380000 år var ogenomskinligt för elektromagnetisk strålning, kan man aldrig med elektromagnetisk strålning se något från tiden mindre än 380000 år. Enda möjligheten är att använda andra budbärare, kanske gravitationsvågor eller neutriner. Se även fråga 18514 . Nyckelord: kosmisk bakgrundsstrålning [19]; big bang [37]; Universum-Solen-Planeterna [21233] Ursprunglig fråga: Svar: Rödförskjutningen z definieras som (se länk 1): z = (lobserverad - lemitterad)/lemitterad =
lobserverad/lemitterad - 1 dvs z + 1 = lobserverad/lemitterad = Rnu/Rdå = 1/R Man kan se det så att den kosmologiska rödförskjutningen "drar ut" rymden med fotonen så att den observerade fotonen har längre våglängd. Det kan vara intressant i sammanhanget att titta på objekt med mycket stor rödförskjutning, vilka även bör vara de mest avlägsna. List_of_the_most_distant_astronomical_objects listar ett antal objekt. Galaxen GN-z11 (bilden nedan) innehar rekordet med z=11.09. Detta motsvarar tiden 13.721-13.309 Gyr = 412 miljoner år efter big bang. (Time of Big Bang - Lookback Time = Cosmic Age). Det dröjer alltså inte länge innan stjärnor och galaxer skapas! Med kalkylatorn i länk 1 kan man räkna ut att z=11.09 motsvarar en hastighet på 0.986*c, alltså mycket nära ljushastigheten. Konverteringen mellan rödförskjutning z och tid efter big bang är modellberoende och inte trivial. Man kan använda Ned Wrights kalkylator A Cosmology Calculator for the World Wide Web, se länk 2. Med standardvärden på parametrarna får man de ovan angivna värdena 13.721 Gyr för universums ålder och 13.309 Gyr för galaxens ålder. Se även fråga 21109 , 6721 , Rödförskjutning och Redshift . Jag vill gärna ta tillfället i akt att rekommendera Max Tegmarks bok Vårt matematiska universum. Den innehåller enkla och lite svårare förklaringar om kosmologi, författarens personliga upplevelser och, för mig, svårbegripliga parallella universum där det finns oändligt många kopior av mig (hemska tanke!). Nyckelord: big bang [37]; rödförskjutning [7]; kosmologi [33]; *verktyg [15]; galax [28]; 1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Astro/redshf.html Universum-Solen-Planeterna [21213] Svar: Den viktigaste budbäraren för astrofysik och kosmologi är elektromagnetisk strålning. Man har lyckats observera struktur från tidpunkten då den elektromagnetiska strålningen frikopplades från materien genom att mäta 3K mikrovågsstrålning. Detta ger en bild av universum 380000 år efter big bang, se fråga 705 , 19032 och 20668 . För att komma vidare måste man använda en annan budbärare, t.ex. gravitationsvågor. Eventuellt öppnar studiet av gravitationsvågor ett nytt fönster för kosmologiska studier.
Med gravitationsvågor hoppas man kunna observera effekter av den kosmologiska inflationen (fråga 17472 ) och fasövergångar17472 . Se fråga 20117 och (tyvärr en feltolkning av data) fråga 19356 . En annan möjlighet är att använda icke relativistiska neutriner. Dessa frikopplades från annan materia ungefär en sekund efter big bang. Det kommer emellertid av vara mycket svårt att detektera dessa mycket lågenergetiska neutriner. Se fråga 17942 , Cosmic_neutrino_background och Cosmic_neutrino_background#Prospects_for_the_direct_detection_of_the_CνB . Se även fråga 13242 . Nyckelord: big bang [37]; neutrino [19]; gravitationsvågor [19]; inflation [7]; kosmisk bakgrundsstrålning [19]; Universum-Solen-Planeterna [20772] Svar: En anpassning av parametrarna i den kosmologiska standardmodellen (big bang) till vitt skilda observationer (kosmiska bakgrundsstrålningen, elementförekomst strax efter big bang, accelererad expansion från mörk energi, mm), se fråga 18686 , ger följande resultat andel mörk energi 72.8% Bortser vi från den mörka energin är andelen normal materia Nyckelord: big bang [37]; kosmologi [33]; mörk energi [6]; mörk materia [17]; materia [6]; Universum-Solen-Planeterna [20668] Svar: Vad gäller pauliprincipen (se fråga 18298 ) så tror jag inte det är något problem. Min föreställning är att fermioner (kvarkar/leptoner) inte bidades från den heta strålningen förrän Pauli så tillät. Enligt "inget-hår teoremet" skall man inte behöva oroa sig för pauliprincipen i ett svart hål. Det enda man kan veta är hålets massa, laddning och rörelsemängdsmoment (se No-hair_theorem ). Nyckelord: big bang [37]; svart hål [51]; Universum-Solen-Planeterna [20268] Svar: Från början var universum mycket hett och det var jämvikt mellan strålning och materia. Strålningen kunde jonisera väte och helium (som i stort sett var vad materien bestod av) och det fanns fria elektroner. Efter c:a 380000 år hade temperaturen sjunkit till 3000 K, så energin räckte inte till för att jonisera väte och helium. Materien och strålningen frikopplas, och vi kan i dag observera strålningen rödförskjuten till 3 K (kosmisk bakgrundsstrålning). Vid 500 miljoner år har strålningen temperaturen 10 K och materien strålar inte, så man får säga att det var mörkt och kallt (Chronology_of_the_universe#Dark_Ages ). Vid 500 miljoner år började stjärnor bildas och man fick vad som kallas den andra jonisationen. De stjärnor som bildades var massiva och utvecklades mycket snabbt. De slutade som supernovor, så de tunga ämnen som bildats spreds ut i omgivningen. Det är syret som bildats i denna process man detekterat.
Se även Reionization . Nyckelord: grundämnen, bildandet av [5]; big bang [37]; kosmisk bakgrundsstrålning [19]; 1 http://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aaf0714 Universum-Solen-Planeterna [20114] Ursprunglig fråga: Vad som sägs är att avlägsna objekt rör sig fortare från oss än de som är närmare. Men de objekt som är avlägsnast, med störst hastighet från oss, har dess ljus rört sig mot oss i drygt 13 miljarder år.
Det är väl med andra ord hur de rörde sig då för 13 miljarder år sedan. Hur kan man dra slutsatser om vad som händer med dess rörelse idag? Svar: Se nedanstående figur från fråga 20080 . Punkterna är mätningar av rödförskjutningen (från uppmätt och icke förskjuten våglängd) och magnitud (ljusstyrka) hos typ Ia supernovor. Rödförskjutningsparametern z ges av z = (lobs-l0)/l0 (Se Rödförskjutning ). Den nedre horisontella skalan är universums skalfaktor a(t)
(se Scale_factor_(cosmology) ) a(t) = 1/(1+z) nutid a(t0) = 1, big bang
a(0) = 0 där t0 = 13.799+-0.021 Gyr. Linjerna i figuren är vad big bang modeller förutser för olika antaganden. Andra observationer indikerar att universum har kritisk densitet. Universum utvidgar sig men gravitationskrafterna bromsar utvidgningen. Om inget annat fanns som styrde utvidgningen av universum än den kända materian och gravitationen skulle den framtida utvecklingen helt bero på universums masstäthet. Man talar om en kritisk densitet som motsvarar knappt sex väteatomer per kubikmeter. Kritisk densitet utan extra acceleration ger alltså en avtagande expansion asymptotiskt mot noll. Den röda linjen stämmer uppenbarligen dåligt med uppmätta supernovadata. Vid z=0.6 är supernovorna betydligt svagare (högre magnitud) än vad den röda linjen ger. Det betyder att de är längre bort, dvs att universum expanderat snabbare än vad modellen ger. Det måste alltså till en accelererade kraft, kallad mörk energi, för att reproducera uppmätta data - blå heldragen linje. Se även Accelerating_expansion_of_the_universe#Supernova_observation . Nyckelord: universums expansion [16]; rödförskjutning [7]; big bang [37]; Universum-Solen-Planeterna [20034] Svar: Temperaturen hos den kosmiska bakgrundsstrålningen är lite olika i olika riktningar. Temperaturen är alltså en funktion av två vinklar q,f. (Man använder normalt galaktiska koordinater.) För att specifiera uppmätta värden skulle det erfordras att man definierar temperaturen i oändligt många punkter. Detta är naturligtvis opraktiskt. I stället representerar man temperaturen med en summa av vinkelfunktioner. Detta är analogt med att t.ex. representera trigonometriska funktioner med en Taylor-utveckling, se Taylorserie . För funktioner som beror av vinklar använder man normalt klotytefunktioner, se Klotytefunktion för utvecklingen. Klotytefunktionen har två parametrar, grad (multipol eller multipolmoment) l och ordning m. Figuren du refererar till visas nedan (länk 1 från ESA). Eftersom tolkningen i termer av multipoler (övre x-axeln) är lite svår att förstå har man även lagt in en skala (nedre x-axeln) som representerar den typiska "bubbelstorleken". De röda punkterna i figuren är mätningar från Planck-proben. Den gröna kurvan är den bästa anpassningen av parametrarna i den kosmologiska standardmodellen. Man måste säga att överensstämmelsen mellan teori och uppmätta data är imponerande! Vi ser att det finns en stor topp vid c:a 1o. Detta kan man tolka som att vårt universum är plant -- se resonemanget i fråga 18978 . Se vidare länk 1 och 2. Nyckelord: big bang [37]; kosmisk bakgrundsstrålning [19]; kosmologi [33]; Universum-Solen-Planeterna [19923] Svar: Det finns ingen enkel formel för detta. Det är olika samband för olika epoker av universums utveckling. Den strålningsdominerade tidiga epoken och den senare materiedominerade. Länk 1 innehåller ett diagram och länk 2 ett par formler. Nyckelord: big bang [37]; 1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/timlin.html Universum-Solen-Planeterna [19860] Svar: Analogin med universum som en tvådimensionell klotyta illustrerar även att universum inte har har något centrum - alla punkter på klotytan är ekvivalenta. Man skall alltså inte föreställa sig big bang som en explosion i en punkt som kastar ut materia, utan som en expansion av universum självt. Se även fråga 18978 . Nyckelord: big bang [37]; Universum-Solen-Planeterna [19356] Ursprunglig fråga: Svar: Låt oss passa på tillfället att ta upp annonseringen i går (17/3/2014) att man fått direkta stöd för inflationsteorin och att man har fått fram indikationer på gravitationsstrålning, se pressmeddelandet under länk 1. Ett par citat ur pressmeddelandet:
"This has been like looking for a needle in a haystack, but instead we found a crowbar," said co-leader Clem Pryke (University of Minnesota). When asked to comment on the implications of this discovery, Harvard theorist Avi Loeb said, "This work offers new insights into some of our most basic questions: Why do we exist? How did the universe begin? These results are not only a smoking gun for inflation, they also tell us when inflation took place and how powerful the process was." Båda dessa upptäcker (inflation och gravitationsvågor) är, om de bekräftas, av nobelprisklass. Vad man gjort är att man har mätt cirkulärpolarisationen av den kosmiska bakgrundsstrålningen (se nedanstående bild) med ett teleskop (BICEP2) på sydpolen. Placeringen på sydpolen är för att undvika att mikrovågsstrålningen absorberas av vattenånga. Sydpolen är den bästa platsen för detta eftersom den befinner sig på 3000 m:s höjd i jordens torraste öken. Här är inslag från Sveriges Radio/SVT: http://sverigesradio.se/sida/default.aspx?programid=406 Fler länkar: http://www.popast.nu/2014/03/spar-av-gravitationsvagor-bekraftar-universums-ofattbara-inflation.html Se dock nedanstående där man tyvärr tvingas erkänna fel i tolkningen av data: Nyckelord: big bang [37]; inflation [7]; gravitationsvågor [19]; kosmisk bakgrundsstrålning [19]; kosmologi [33]; nyheter [11]; Universum-Solen-Planeterna [19289] Jag går just nu tredje året på gymnasiet och för att erhålla ett examensintyg krävs att man utför ett gymnasiearbete. Som gymnasiearbete valde jag att studera olika teorier som presenterats om universums undergång (The big freeze, big rip samt the big crunch). Min lärare föreslog att jag också skulle fråga en expert inom området och därför frågar jag här. Vilken av dessa teorier anser ni/du är mest rimlig just nu med tanke på nya upptäckter som gjorts sedan dessa teorier presenterades samt varför? MvH Daniel Svar: Någon kosmologiexpert har vi inte här, men lite kan jag säga. Big freeze Big Crunch Big Rip Big Crunch stämmer inte med observationen av accelerationen hos expansionen. Big Rip anses nog ganska spekulativ. Big freeze är den kosmologiska standardmodellen, så det är den de flesta tror på. Nyckelord: big bang [37]; Partiklar [19116] Svar: Länk 2 är ett föga framgångsrikt försök att göra Higgs-effekten begriplig. Nyckelord: higgspartikeln [10]; big bang [37]; 1 http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=274 Universum-Solen-Planeterna [18978] Ursprunglig fråga: I bokens tredje kapitel redogör han för hur man i slutet av 1990-talet med hjälp av en (eller flera?) ballong över antarktis gjorde mätningar av bakgrundsstrålningen i ett projekt som gick under benämningen BOOMERANG. Enligt författaren kan man ur denna data, samt faktumet att universum var 300000 år gammalt då strålningen sändes ut och inget då kunde ha förflyttat sig längre än just 300000 ljusår dra slutsats huruvida universums form är öppet, slutet eller plant, via någon slags vinklar. Resultatet blev tydligen det sistnämnda. Tyvärr förstår jag inte och skulle vilja ha det beskrivet på svenska. Svar: Nu är det kanske inte engelskan som är problemet. Det här handlar om mycket kompexa och anti-intuitiva saker. Men jag skall göra ett försök till förklaring så långt jag begripit det. Boken behandlar kosmologi, dvs hur universum skapats och utvecklats och dess storskaliga struktur. Låt oss börja med att diskutera bokens titel. Hur kan universum uppstå från ingenting? Universum innehåller ju bevisligen energi i form av materia och strålning. Gäller inte lagen om energins bevarande? Jodå, den gäller men energi påverkas av gravitation. Kroppar som befinner sig i ett gravitationsfält har viloenergi (E=mc2), rörelseenergi och potentiell energi. Om en kropp är bunden i gravitationsfältet (som månen av jordens) så är den potentiella energin negativ. Man kan alltså skapa materia och strålning genom att den potentiella energin blir mer negativ. Detta är inte alls konstigt, det sker när en atom sänder ut ljus (där är kraften den elektromagnetiska) och vid betasönderfall då en elektron skapas. Den teoretiskt vackraste (och enklaste) modellen av universum är enligt Krauss ett plant (till skillnad från krökt) universum med totala energin noll. Vad menar vi med ett krökt universum? I tre dimensioner är det svårt att föreställa sig ett krökt rum, så låt oss betrakta två dimensioner, se bilden i fråga 13849 . I ett plan förblir parallella linjer parallella, i ett positivt krökt plan (klot) går linjerna ihop, och i ett negativt krökt plan (sadel) går de isär. Hur kan man då bestämma krökningen hos vårt universum? Indirekt kan man göra det genom att bestämma universums densitet. Gravitationen kommer beroende på densiteten att bromsa upp universums expansion mer eller mindre. Om densiteten är låg har vi negativ krökning och expansionen fortsätter, om densiteten är hög har vi positiv krökning och universum kommer med tiden att kontrahera. I läget mellan dessa när expansionen går asymptotiskt mot noll har vi det föredragna plana universum. Tyvärr hittar vi inte tillräckligt med materia för att göra universum plant, även om vi förutom stjärnor och gas tar med den mystiska mörka materien som vi vet finns men som vi inte vet vad den är. Kan vi bestämma universums krökning på något annat sätt? Ja, det kan vi på ett mycket direkt sätt genom att observera den kosmiska bakgrundsstrålningen, se fråga 705 . Bakgrundsstrålningens temperatur varierar mycket lite men mätbart i olika riktningar, se den ovala bilden nedan som visar temperaturen i alla riktningar. Blått är kallare och gult/rött varmare. Kallt kan även tolkas som lägre densitet och varmt som högre. Genom att bestämma hur kornig strukturen är kan man bestämma krökningen. Den översta figuren nedan visar oss och en bubbla med lite högre densitet vid tiden 300000 år efter Big Bang då universum blev genomskinligt genom att den elektromagnetiska strålningen frikopplades från materien. Vi ser alltså bakgrundsstrålningen som en "vägg" av strålning på 14.4 miljarder ljusårs avstånd. Om vi korrigerar för universums expansion - en faktor tusen - blir avståndet till bubblan 13.4*109/1000 = 13.4*106 ljusår. Vinkeln som bubblan upptar blir 300000/(13.4*106) = 0.022 radianer = 0.022*180/p = 1.3o I den nedre figuren visas fördelningen av bubbelstorleken (skalan i grader längst upp). Vi ser att maximum av fördelningen är vid c:a 1o, och större bubblor blir snabbt färre. Kan man förstå detta? Ja, det är helt enkelt så att om en bubbla är större än 300000 ljusår (vilket motsvarar 1.3o) så "vet" den inte att den är en bubbla eftersom gravitationen förmedlas med ljushastigheten. Större bubblor har alltså vid denna tidpunkt ingen tendens att kontrahera och skapa bubblor med högre densitet. Hittills har vi räknat med ett plant universum. Vad händer om universum är krökt? Det kan vi se i den andra figuren uppifrån. I ett slutet universum konvergerar ljusstrålarna (streckade linjer) så man skulle uppfatta bubblan som mycket större än vad den är. I ett öppet universum divergerar strålarna, så bubblan uppfattas som mindre. Observationerna visar klart att ett plant universum är mest sannolikt - precis som teoretikerna ville ha det! (Dom brukar få som dom vill !) Områden med lite högre densitet (gula/röda i bilden nedan) behövs för att man skall kunna förstå hur materialet till galaxbildning kunde dra sig samman - en helt likformig densitet hade inte givit upphov till någon kontraktion och därmed inga galaxhopar. Man tror att ojämnheterna i densitet uppkommit mycket tidigt efter Big Bang genom kvantmekaniska så kallade vakuumfluktuationer. Se vidare Kosmisk_bakgrundsstrålning . Nedan finns en föreläsning av Krauss. Denna föreläsning var ursprunget till boken. Föreläsningen har försvunnit, men det finns ett par här: Det faktum att materia (normal och mörk) nu förekommer i samma storleksordning som mörk energi gör att vi kan observera galaxer och den kosmiska bakgrundsstrålningen. Från detta kan vi dra slutsatser om Big Bang och om hur universum är uppbyggt. Låt oss avsluta med att citera Krauss: "We live in a very special time: the only time when we can observationally verify that we live at a very special time!" Länk 1 är till WMAP, den hittills bästa proben (från NASA) för den kosmiska bakgrundsstrålningen. Länk 2 är till Planck, nästa generation prob från European Space Agency (ESA). Data från Planck (mycket bättre an WMAP data) kommer att publiceras i mars 2013. /*fa* Nyckelord: kosmologi [33]; kosmisk bakgrundsstrålning [19]; big bang [37]; universums expansion [16]; potential/potentiell energi [30]; Universum-Solen-Planeterna [18798] Svar: Nyckelord: big bang [37]; standardmodellen [24]; Universum-Solen-Planeterna [18686] Ursprunglig fråga: Svar: WL=0.728 som är andelen mörk energi, Wc=0.227 är andelen mörk materia, Wb=0.0456 är andelen normal materia och t0=13.75 Gyr (miljarder år) är universums ålder (tiden sedan big bang). Ovanstående värden på parametrarna förstsätter alltså att vår modell för universums utveckling är korrekt. För andra modeller (vilka inte omöjliga) får man andra värden på parametrarna, och kanske även andra parametrar. Parametrarna och parametervärdena är alltså modellberoende. Som det gäller för alla fysikaliska teorier: vi kan aldrig bevisa att en teori är rätt. Vi kan bara genom experiment och mätningar visa att en teori är bristfällig. Det råder emellertid stor enighet om att denna big bang standardmodell (Cosmology_(physics) ) är korrekt. Nyckelord: kosmologi [33]; big bang [37]; Universum-Solen-Planeterna [18514] Svar: Nyckelord: stjärna [4]; big bang [37]; Partiklar [17942] Svar: Tätheten av lågenergetiska neutriner vet man inte, de har inte detekterats ännu. Men man tror det bildades många neutriner den första sekunden efter big bang. När universums densitet minskade frikopplades neutrinerna (vid T=2 s) på samma sätt som den kosmiska bakrundsstrålningen gjorde senare (T=380000 år). Det bildas hela tiden nya neutriner vid radioaktivt sönderfall. De flesta av dessa kommer att röra sig genom rymden "i evighet". Om densiteten ökar eller minskar (p.g.a. universums expansion) vet jag inte. Se vidare Neutrino_background . Nyckelord: big bang [37]; neutrino [19]; SN 1987A [4]; Universum-Solen-Planeterna [17705] Svar: Man tror inte längre att universum kommer att kollapsa så det kan bli en ny Big Bang. Det verkar snarare som om expansionen accelererar. Varför är en intressant fråga men det kan man inte säga något om. Går man tillräckligt nära Big Bangs början är universum så litet att kvantmekanikens lagar gäller. Enligt Steven Hawking (Stephen Hawkings's Universe ) kan universum ha flera olika ursprung. Se vidare fråga 13242 . Nyckelord: big bang [37]; Energi [17569] Min bror Johan påstår att hans lärare "ljuger" när hon säger att energi inte kan skapas, han förstår att energi kan omvandlas från potentiell energi till t.ex kinetisk energi. Min bror menar på att all energi som finns måste ju kommit någonstans ifrån och därav "skapats" på något vänster. Han påstår också att gravitation är energi då gravitationen skapar energi. T.ex. månens dragningskraft gör att det blir låg och hög vatten. Vilken innebär att lägesenergi bildas, vilket kan omvandlas till t.ex kinetisk energi. Då gravitation inte ändrar på sig menar han på att det är en konstant kraft och därför bildas den här lägesenergin från ingenting. Jag går själv naturvetenskapliga programmet och jag tycker att det låter logiskt, men varför har han inte rätt? Tacksamma för svar // Simon och Johan Svar: Om man betraktar en begränsad del av vår omgivning och säger att massa och energi är samma sak, så gäller energiprincipen. Energi kan då inte skapas eller förstöras, men man kan transformera en energiform till en annan. Universum har enligt det teori vi har i dag skapats vid Big Bang. Det kan vara så att universums totala energi är noll, se fråga 13242 . Materian i universum skulle då skapas av den bindningsenergi som materian orsakar genom gravitationen - här har Johan helt rätt: bindningsenergi (till exempel genom gravitation) är frigjord potentiell energi. Det kan också vara så att energiprincipen inte gällde vid universums skapelse. Det vet vi helt enkelt inte! Vad gäller energins bevarande och tidvatten, se fråga 814 . Nyckelord: big bang [37]; fysik [10]; Universum-Solen-Planeterna [17472] Svar: Inflation är att universum under någon bråkdels sekund nästan direkt efter big bang expanderade extremt fort - storleken beräknas ha ökat ungefär 1028 gånger, se Inflation_(cosmology) . Expansionen vid inflationen var mycket kortvarig omkring 10-38 s. Inflationsperioden var mycket kortvarig från 10−36 sekunder efter Big Bang till mellan 10−33 och 10−32 sekunder efter Big Bang. Inflationen skedde med en hastighet som översteg ljushastigheten. Orsaken kan vara en fasförändring (som frigjorde energi) då den starka (färg)kraften skildes från den elektrosvaga, se fråga 1496 . Se länk 1. De flesta kosmologer anser att inflationen som sådan är väl etablerad. Tidpunkterna är emellertid osäkra - vi har inga observationer från så nära Big Bang. Det finns förhoppningar att detta kan ändras med utvecklandet av mer känsliga gravitationsvågsdetektorer. Bilden nedan av de fyra olika kraftverkningarna är från länk 1. I standardmodellen finns fyra kraftverkningar: * gravitation Dessa kraftverkningar var vid big bang förenade i en kraft. Efter hand har ur-kraften separerats till fyra olika krafter. Kärnkraften (som håller ihop protoner och neutroner i atomkärnan) är inte en separat kraft utan en yttring av den starka färgkraften. Nyckelord: inflation [7]; big bang [37]; standardmodellen [24]; kraftverkningar [9]; gravitationsvågor [19]; 1 http://www.daviddarling.info/encyclopedia/B/Big_Bang.html Universum-Solen-Planeterna [17441] Ursprunglig fråga: Svar: Planeterna som kretsar runt solen har uppkommit ur samma gasmoln som solen bildades ur. Eftersom molnet roterade bildades en skiva med material runt solen, se fråga 13042 och nedanstående bild från Wikimedia Commons . Materialet i molnet samlades i klumpar som på grund av tyngdkraften slog sig samman till planeter. Närmast solen var det varmt, så endast tyngre ämnen kondenserade och väte och helium blåstes bort. Därför bildades planeterna Merkurius, Venus, jorden och Mars, som består av ämnen som är tyngre än helium. Längre ut i planetsystemet fanns det kvar väte och helium, och detta bildade jätteplaneterna Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus. Hela processen tog c:a 10 miljoner år (Solar_system_formation
) varför man kan säga att alla objekt i solsystemet är 4.6 miljarder år gamla. Det finns ett antal egenskaper hos solsystemet som stöder hypotesen: Man har de senaste åren upptäckt ett stort antal planeter kring andra stjärnor än solen; så kallade exoplaneter . De flesta av dessa är stora gasplaneter som befinner sig mycket nära sin stjärna, se fråga 14905 . För att förklara dessa så kallade hot jupiters måste man ta till en variant av ovanstående modell där jätteplaneter som bildas långt från stjärnan på något sätt "vandrar" in till en bana nämare stjärnan. Se vidare Formation_and_evolution_of_the_Solar_System . Nyckelord: big bang [37]; solsystemets bildande [12]; exoplaneter [17]; 1 http://www.popast.nu/2010/10/rekordgalaxen-fran-nar-universum-tande-till.html Universum-Solen-Planeterna [15418] Svar: 2 Speciellt när det gäller kvantmekanik och kosmologi är mycket så annorlunda det vi är vana vid att vår föreställningsvärld inte räcker till. Vi skapar enkla modeller för att kunna föreställa oss olika fenomen, men modellerna kanske bara räcker för att ge en grovt förenklad bild. Samtidigt kan teorin ge mycket specifika matematiska samband som kan bekräftas med experiment och observationer. Detta är ungefär vad Kate Becker
säger i svaret under länk 1. 3 Den traditionella bilden av universums expansion är den jäsande russinkakan: galaxer och galaxhopar ligger stilla i den omgivande rymden och det är denna som exanderar och "trycker isär" galaxerna. Vakuum är inte bara ingenting utan något ganska komplicerat, så det har nog mening att diskutera materians rörelse i förhållande till rymden. Se vidare länk 2. 4 Jag har själv problem med bilden under punkt 3: om nu rymden mellan galaxerna expanderar varför expanderar inte rymden i vår galax eller i solsystemet? Eller gör den det medan materian stannar kvar? Som du ser, det finns inga enkla svar . Nyckelord: big bang [37]; 1 http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=525 Universum-Solen-Planeterna [15237] Svar: Frågan som ger universums sammansättning är nummer 11568, se nedanstående figur. Eftersom man inte vet vad mörk energi och mörk materia har för egenskaper, kan man inte säga något om ändring i sammansättningen vad gäller dessa. Vanlig materia (innefattande strålning) ändrar emellertid sammansättning lite grann genom att väte förvandlas till helium i stjärnorna. Bindningsenergin för 4He är 28 MeV, så fusionsprocessen förvandlar 28/(4*1000) = 0.007 = 0.7% av massan till energi (strålning). Med tanke på att inte allt väte konsumeras så är detta en liten effekt. En större effekt kan vara att skapandet av svarta hål kan ge upphov till strålning - maximalt mc2/2, se fråga 14367. Det finns mycket intressant information i Ask an Astronomer under Cosmology And The Big Bang. Se även fråga 11568 Nyckelord: big bang [37]; mörk materia [17]; Universum-Solen-Planeterna [13242] Ursprunglig fråga: Svar: Man är ganska överens om beskrivningen hur Big Bang gick till. Vad som fanns före Big Bang och vad som finns utanför vårt universum vet man inget om även om det finns spekulationer. Speciellt vet vi inget om hur universum skapades (dvs vad som orsakade Big Bang). Vi kan med våra observationer bara "famla lite i kanterna", ungefär som en blind utforskar ett djupt hål genom att känna längs kanten. Fysiken för det tidiga universum är i gränslandet mellan kosmologi (vetenskapen som behandlar universums uppkomst och utveckling) och filosofi eftersom vi ännu inte har en fullständig teori för hur alla de fyra grundläggande krafterna förenas. Det finns därför inget som länkar vad som hände i det tidiga universum (före Planck-tiden 10-43 s) med vad vi kan observera i dag. Detta gör sådana spekulationer till mer filosofi än vetenskap. Supersträng-teorin hävdar att universum hade 10 dimensioner under Planck-eran. Dessa övergår 4 dimensioner efter Planck-eran, och de 6 dimensionerna är fortfarande förkrympta och märks alltså inte. Under Planck-eran kan man beskriva universum som ett kvant-skum med 10 dimensioner och som innehåller Planck-längd stora svarta hål som skapades och försvann utan orsak och verkan. Med andra ord: försök att inte tänka på denna eran! C:a 10-35 sekunder efter Big Bang var det en mycket snabb expansion av universum. Detta fenomen kallas inflation. Observera att denna inflation skedde med överljushastighet. Detta är inget brott mot den speciella relativitetsteorin eftersom den var en expansion av universum självt och inte materian. Vårt synliga universum är då en bubbla - i nedanstående bild den gula bubblan markerad "us". De andra bubblorna är då i någon mening inte reella eftersom de är utanför vår horisont och vi kommer aldrig att kunna kommunicera med dem. Observera alltså att HELA rymden expanderar- även avståndet mellan bubblorna. Detta betyder att två bubblor som inte är i kontakt med varandra vid en viss tidpunkt aldrig kommer att bli det! Inflationen orsakades av att symmetrin mellan den starka kärnkraften (färgkraften) och den elektrosvaga växelverkan bröts. Detta orsakade en "fasövergång" som gav energi till att driva den snabba expansionen. Vissa teorier säger att hela vårt universum är ett svart hål med energin noll, se Zero-energy_universe . Eftersom vi aldrig kan kontrollera detta är det en teori som är lika mycket värd som andra. Fenomen som inte kan mätas brukar inte klassificeras som vetenskap. Men det kan ändå vara roligt att filosofera om det ! I artikeln nedan (länk 1) finns en ljudfil som visar hur Big Bang lät. Länk 2 ger mer ganska elementär information på svenska om big bang. Se även övriga frågor big bang och Wikipedia-artikeln Big_bang . Den kände populärvetenskaplige författaren John Gribbin har intressanta funderingar om universum i John Gribbin's home page (Introduction to Cosmology). James Schombert v6.2 är en guldgruva med föreläsningar bland annat om kosmologi. TalkOrigins Evidence for the Big Bang är en omfattande och ganska avancerad FAQ. Tidslinje för Big Bang Vem hittade på big bang? Vad hände före Big Bang? Vilka bevis finns det för Big Bang teorin? Anses Big Bang-teorin numera vara så etablerad att man inte kan ifrågasätta den? Om all materia, ljus som mörk, varit samlad i en punkt, singularitet1 eller uratom, måste väl gravitationen ha varit oändligt stor, åtminstone ögonblicket efter att expansionen startat och fysikens lagar börjat gälla. Då är det svårt att förstå hur expansionen alls kunde ske, hur den kunde övervinna den ofattbara gravitationen, när inte ens gravitationen i ett s.k. svart hål tillåter något att slippa ut. Vidare är det förbryllande att man kan se universum strax efter big bang när man tittar riktigt långt bort. Att man ser bakåt i tiden förstår jag gott, men det ljus som skickades iväg under den första tiden borde väl sedan länge ha passerat oss och fly bort ifrån oss med ljusets hastighet. Ser vi det ljuset "på ryggen" och i rakt motsatt riktning mot det ställe i universum där det hela började? Hur ser det i så fall ut när vi riktar våra teleskop ditåt, mot expansionens centrum? Man kan fråga sig varför universum är så homogent (den kosmologiska principen, universum har samma egenskaper i alla riktningar). Om man tittar åt ett håll 14 miljarder ljusår bort och i motsatt riktning på samma avstånd, så har båda områdena nästan exakt samma temperatur. Eftersom de inte kan ha stått i kontakt med varandra (avståndet är 28 miljader ljusår så ljuset kan inte ha hunnit gå hela vägen mellan dem) kan man tycka detta är konstigt. Anledningen är inflationen. Detta var ett av skälen till att man införde inflationen. Före denna snabba exansionen var de två områdena så nära varandra att de kunde vara i termisk jämvikt. En konstighet med universums expansion är det faktum att galaxer kan kollidera trots att rymden mellan dem hela tiden utvidgar sig. Återigen, om de dras till varandra av gravitationen så borde väl gravitationen ha förhindrat att de först avlägsnade sig från varandra. Sammanfattning av de viktigaste bevisen för Big Bang 1 Rödförskjutning: Galaxernas spektra är rödförskjutna med ett belopp som är proportionellt mot avståndet: Hubbles lag v=d*H, där v är hastigheten, d är avståndet och H är hubblekonstanten. 2 He förekomst: Förekomsten av He i de äldsta stjärnorna är 25% vilket är precis vad Big Bang modellen förutsäger, se fråga 13117 . 3 Kosmiska bakgrundsstrålningen: Mikrovågsstrålningen med en temperatur av 3K härrör från c:a 400000 år efter Big Bang då universum blev transparent genom att H/He kärnorna rekombinerade med elektroner. Se vidare Big_Bang och på engelska Big_Bang_Theory ___________________________________________________________ Se även fråga 13117 Nyckelord: big bang [37]; inflation [7]; kosmologi [33]; 1 http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn4320 Universum-Solen-Planeterna [12867] Svar: Det finns flera olika "bevis" för att universum expanderar, bl.a. de som du nämner: galaxers rödförskjutning
(som via Hubbles lag visar att de avlägsnar sig från oss och varandra med med en hastighet som är
proportionell mot avståndet) och det faktum att vi observerar en ju (nästan) konstant kosmisk
bakgrundsstrålning med en viss "temperatur". Bakgrundsstrålningens spektrum är det samma som från en svart kropp med temperaturen 2,7 kelvin, vilket
stämmer mycket bra överens med den temperaturfördelning som Universum hade i det ögonblick (ca 300000 år efter Big
Bang) då ljus och materia kopplades loss från varandra - bakgrundsstrålningen är alltså ett slags "foto" av
hur detta tidiga universum såg ut. Läs mer om detta i svaret till fråga 705! Bilden nedanför är en karta av hur bakgrundsstrålningen varierar beroende på i vilken riktning man tittar. Kartan är baserad på satellitmätningar från WMAP-projektet (länk 1). Föremål med massa påverkas ju av gravitationen, och man kan lätt föreställa sig att hastigheten med vilken
två galaxer avlägsnar sig från varandra påverkas av hur mycket massa de har, och även hur denna massa är
fördelad. Samma princip styr naturligtvis också t.ex. hur stjärnorna i en galax rör sig i förhållande till
varandra, och även rotationen kring centrum i spiralgalaxer som vår egen. Genom att studera sådana rörelser
har man kommit till slutsatsen att det finns en massa mer massa (haha!) än den vi kan "se" - alltså stjärnor
och galaxer. Denna osynliga massa har getts namnet mörk materia (dark matter). Mängden och fördelningen av
den mörka materien kan alltså påverka Universums expansion. Lästips: Det finns en massa information om dessa teman i Nationalencyklopedin och naturligtvis även på webben, sök t.ex. på "universum", "kosmologi", "bakgrundsstrålning" och "mörk materia". NASA har tagit fram en internetbok (på engelska) om astronomiska mättekniker (The Remote Sensing Tutorial ). Kapitel 20 ("Astronomy and
Cosmology") ger en jättebra och relativt lättläst sammanfattning av Universums historia, med en massa
intressanta bilder på bl.a. rödförskjutning och bakgrundsstrålning. Länk 2 nedan tar dig direkt till
avsnittet om "Bevis för Big Bang".
Se även fråga 705 Nyckelord: universums expansion [16]; big bang [37]; kosmologi [33]; mörk materia [17]; 1 http://map.gsfc.nasa.gov/m_mm.html Universum-Solen-Planeterna [11987] Ursprunglig fråga: Svar: Tittar vi allt längre ut i rymden, tittar vi också tillbaka i tiden. Det universum vi ser är alltså allt mindre ju längre ut vi tittar. Tittar vi så långt att det motsvarar en rödförskjutning på 1000, ser vi den kosmiska bakgrundsstrålningen, som då hade en temperatur på 3000 K. Nu har den sjunkit till 3 K. Universum var då 1000 gånger mindre än idag. Det var ungefär 400000 år efter Big Bang. Genom att undersöka ojämnheterna i den kosmiska bakgrundsstrålningen kan man utforska ännu tidigare epoker. Det ser numera ut som att de största strukturerna vi idag känner i universum (100 - 500 miljoner ljusår) har sitt ursprung i slumpmässiga kvantfluktuationer när universum var 10-32 s gammalt. Vårt synliga universum var då stort som en golfboll ungefär. Se vidare sajten för satellitexperimentet WMAP: Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) . I detta experiment har man mätt temperaturen hos den kosmiska bakgrundsstrålningen i olika riktningar och bland annat bestämt universums ålder till 13.7 miljarder år. Tolkningen av data från WMAP är ganska komplex och innehåller många paramerar man kan bestämma, se bilden nedan från länk 1. Universums ålder t0 finns strax över mitten i högra kolumnen. Tiden tdec när strålningen frikopplades från materien är som synes mer exakt 379000 år. 21st Century Science innehåller bra föreläsningsanteckningar bland annat om Big Bang. Studierna av bakgrundsstrålningen belönades med 2006 års nobelpris i fysik till John C. Mather och George F. Smoot, se länk 2. Mer information om bakgrundsstrålningen: Cosmic_Background_Radiation . Se även fråga 10286 Nyckelord: big bang [37]; kosmisk bakgrundsstrålning [19]; 1 http://www.fas.org/irp/imint/docs/rst/Sect20/A9.html Universum-Solen-Planeterna [12552] Svar: Standardbilden av universums struktur och utveckling - det vi kallar kosmologi - är mycket väl underbyggd, och accepterad av de flesta vetenskapsmän/kvinnor. Den bygger på den s.k. Big Bang teorin. I stort sett tror jag den bilden kommer att bestå, men i vetenskapen säger vi aldrig: denna teori är korrekt. Vad vi gör är att fortsätta att mäta och observera, och kan i bästa fall dra slutsatsen att en teori är inkorrekt. Då får vi ta fram en ny och bättre teori. Observera också att vi i djup mening egentligen inte förstår någonting. Vetenskapen ställer frågan hur, men aldrig varför! En formel är i bästa fall en bild av verkligheten översatt till matematik; något mer magiskt än det är den inte. Bilden nedan är inlägg i debatten om Big Bang teorin från den amerikanska västern. Se även fråga 705 Nyckelord: vetenskaplig metod [18]; big bang [37]; Universum-Solen-Planeterna [6116] Svar: När man talar om universums storlek kan
man inte använda klassisk fysik, man måste använda relativitetsteori.
"Storlek" är inget oproblematiskt begrepp i relativitetsteorin, man
måste tala om vad man menar. Det finns ett sätt att ange en sträcka,
som funkar både i klassisk fysik och relativitetsteorin. Man multiplicerar
en hastighet med en tid, då får man en längd. Om jag i en timmes tid
kör med 100 km/tim, har jag färdats en sträcka på 100 km. Som hastighet väljer vi ljushastigheten i vakuum, och som tid väljer
vi universums ålder (14 miljarder år). Då får vi det synliga universums
storlek till 14 miljader ljusår. Det är alltså den längsta sträckan
ljuset kan ha färdats sedan Big Bang. Denna sträcka kan inte tolkas som en längd i vardaglig mening. Den kan
bara förstås inom ramen av relativitetsteorin. Man tycker kanske att ju
längre ut man tittar med de stora teleskopen, desto större rymder ser
man. I själva verket är det universum vi ser allt mindre. Tiden från
Big Bang är ju allt kortare ju längre ut vi tittar. Vi har här bara använt den speciella relativitetsteorin. Ska man göra
sig en korrekt bild av universum, måste man använda den allmänna
relativitetsteorin, som ju också omfatter gravitationen (tyngdkraften).
Det vill vi inte ge oss in på här. Det som är utanför det synliga universum kommer vi aldrig i kontakt med.
Indirekta tecken tyder på att universum i själva verket är mycket större,
kanske 1000000000000000000000000000000 (1030) gånger större än
det synliga universum. En sådan iaktagelse är att rummet inte är krökt,
det är plant inom det synliga universum. Det är samma sak som att jorden
verkar vara platt, därför att vi ser ju så liten del av den från marken.
En annan iaktagelse är att strålningen i rymden
(den kosmiska bakgrundsstrålningen)
har samma temperatur i
alla riktningar. Dessa saker kan förklaras med att universum på ett
tidigt stadium gick igenom en enorm expansion. På engelska kallas det
inflation (uppblåsning). Det synliga universum skulle då vara en ytterligt
liten del av det hela. Det är möjligt att universum i själva verket är
oändligt stort. Flera tecken talar starkt för att
universum inte kommer att krympa ihop igen, tvärtom verkar expansionen
öka i takt. Se även fråga 3932 Nyckelord: big bang [37]; inflation [7]; Universum-Solen-Planeterna [6721] Ursprunglig fråga: Svar: Det finns i huvudsak två metoder att bestämma universums ålder: kosmologiska och astrofysikaliska.
För en del år sen var det en besvärlig situation. De
äldsta stjärnorna tycktes vara 15 miljarder år, medan de kosmologiska
beräkningarna gav universums ålder till 10 miljarder år. Idag är
diskrepansen i stort sett borta (ungefär 14 miljarder år). De kosmologiska beräkningarna baseras på universums expansionstakt,
som ges av hubblekonstanten (H).
Wendy Freedman, en av de främsta specialisterna på området,
har skrivit en artikel i Scientific American om saken (mars 1998). I princip är
universums ålder proportionell mot 1/H. Fullt så enkelt är det inte. Man måste också veta om H ändras med tiden, och det är modellberoende.
Nu pekar två oberoende metoder (baserade på supernovor och den kosmiska
mikrovågsstrålnigen) på att expansionen ökar med tiden, och det ger
ett högre värde på universums ålder. Det är inte möjligt här att presentera de fullständiga beräkningarna.
Det har skrivits hundratals hyllmeter om saken, men sajterna Chandra will target the age of the Universe och Age of the Universe ger mera information. Hubbles lag Edwin Hubble upptäckte i slutet på 1920-talet att galaxerna uppvisade rödförskjutning - ju längre bort galaxen var desto större var rödförskjutningen. Hubble tolkade rödförskjutningen som en rörelse bort från oss (med hastigheten v, se länk 1) och fann en proportionalitet v = H*d där d är galaxens avstånd, se nedanstående figur, och H är en konstant, hubblekonstanten. Den rimliga tolkningen av denna observation var att universum expanderar och att universum från början var mycket litet. Detta var början av vad som i dag är den kosmologiska standardmodellen, big bang teorin. Den förste som föreslog att universum börjande som en "uratom" var Georges Lemaître. Bilden är från Indiana University, länk 2. Se vidare Edwin_Hubble , Hubble's_law , Big_bang och Georges_Lemaitre . Ett par kommentarer om Hubbles lag Man kan förstå ett par viktiga aspekter på universums expansion med ett enkelt experiment. Tag en vanlig, rund ballong och måla små prickar på den med en märkpenna. Prickarna skall representera galaxer. Blås upp ballongen lite grann. Mät avståndet mellan två närliggande prickar och två lite längre från varandra. Rita in förbindelselinjerna mellan de uppmätta prickarna. Låt oss säga det mindre avståndet är 1 cm och det större 3 cm. Blås nu upp ballongen så det mindre avståndet är 2 cm. Vad är då det större avståndet? Det bör vara c:a 6 cm. Om expansionen tog t sekunder så är hastighetena 1/t och 3/t. Vi har alltså att expansionshastigheten är proportionell mot det urspungliga avståndet, vilket är Hubbles lag. Föreställ dig att du sitter på en prick (galax) på ytan av ballongen. Alla andra prickar rör sig bort från dig med en hastighet som alltså ökar med avståndet. Kan du därav dra slutsatsen att du sitter i centrum? Nej, det kan du inte eftersom du gör precis samma observation från alla prickar på ballongytan. Ytan på en ballong har ju inget centrum! Det är samma sak med universums expansion - vår observation betyder inte att vi befinner oss i universums centrum, något som dessutom är ett omöjligt begrepp för ett oändligt universum. Förenklad beräkning av universums ålder från H Om vi antar att hubblekonstanten
är H=72 km/s/Mparsek kan vi få en uppskattning
av universums ålder som tiden = sträckan/hastigheten = d/v = 1/H. (Lägg märke till att dimensionen av 1/H är tid eftersom det finns längd både i nämnare och
täljare.) Vi måste först emellertid konvertera Mparsek till km: 1 ljusår = 3*105[c i km/s]*365.24*24*60*60 = 9.47*1012 km 1 parsek = 3.26 ljusår 1 Mparsek = 3.26*106*9.47*1012 km = 30.8*1018 km Universums ålder 1/H blir då (30.8*1018 km)/(72 km/s) = 0.428*1018 s = 0.428*1018/(60*60*24*365.24) år = 14*109 år I verkligheten är expansionshastigheten inte konstant så man använder sig av lite mer sofistikerade kosmologiska modeller, se fråga 11987 och 18686 . Nyckelord: kosmologi [33]; universums expansion [16]; big bang [37]; 1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/relativ/reldop2.html#c1 Universum-Solen-Planeterna [10956] 1. Big Bang förklarar egentligen inte hur materia/energi uppstod; den utgår från att det fanns, och att det sedan exploderade. 2. Enligt Big Bang-teorin befann sig universum "före" själva smällen i ett tillstånd av singularitet, dvs en liten liten liten prick med oändlig täthet, med volymen noll. Tyngdkraften i denna oändligt täta singularitet borde därför ha varit oändligt stor. Vad var det som bröt denna oändliga tyngdkraft och fick allting att explodera? 3. Eftersom universum expanderar (enligt Big Bang), betyder det att all materia kommer längre och längre ifrån varandra. Vad var det som ändå fick materia att "klumpa" ihop sig och bilda planeter, stjärnor, galaxer m.m.? Svar: 2. Den fysik vi känner kan inte användas för tiden före 10-43 s (Placktiden). För att hantera denna epok fordras en kvantiserad gravitationsteori, och det har vi ännu inte någon. 3. Dett är en intressant fråga. Universum idag domineras inte av materia. Vakuumenergi (som inte är materia) utgör 70% av innehållet i universum. Man tror att denna komponent inte deltar i universums expansion. Det innebär att, när galaxerna bildades, var vakuumenergin helt försumbar. Vakuumenergin utövar en sorts negativ gravitation, så om den hade varit betydligt större än i vårt universum, hade inga galaxer bildats, utan materien hade varit jämnt fördelad. Ett vanligt missförstånd är att universums expansion skulle vara geometrisk. Så är det alltså inte. Galaxerna expanderar inte. Galxhoparna expanderar inte. Man kan säga att avståndet mellan galaxhoparna ökar. Se även fråga 10915 Nyckelord: big bang [37]; Universum-Solen-Planeterna [9876] Svar: För att kunna hantera detta rätt måste man använda relativitetsteori. Nyckelord: big bang [37]; kosmisk bakgrundsstrålning [19]; Universum-Solen-Planeterna [7258] Ursprunglig fråga: Svar: Några av de data som ligger bakom införandet av den mörka energin visas i bilden längst ner i svaret. Man kan se att avvikelsen (punkterna för höga värden på rödförskjutningen Z ligger över den heldragna linjen) är ganska måttlig och dessa data är egentligen inte helt övertygande. Det finns nu emellertid ganska övertygande ytterligare stöd för en accelererande expansion, tillräckligt för den normalt konservativa nobelkommittén att ge 2011 års nobelpris i fysik för upptäckten, se List_of_Nobel_laureates_in_Physics och Accelerating_expansion_of_the_cosmos . Universum tycks nu bestå av: 70 % mörk energi (OBS! detta är inte materia) 26 % exotisk mörk materia (vi vet inte vad det är) 3.5 % osynlig vanlig materia 0.5 % synlig vanlig materia Det är alltså dessa ynka 0.5 % som astronomerna kan studera. Det finns delade meningar om vad den mörka energin är för något. Somliga
vill tolka den som Einsteins kosmologiska konstant. Andra menar att detta
skulle leda till orimliga konsekvenser, och har infört en variant, som
kallas Quintescence. Dessa frågor behandlas i ett par artiklar i
Scientific American januari, 2001. Det medges att de inte är särkskilt
lättlästa för den oinvigde, men det här är inga lätta saker. Men spännande! Den sammansättning av universum som ges ovan är vad som gäller nu. I en tidigare
epok dominerade strålningen, som spelar liten roll idag. Den mörka energin
deltar idag inte alls i universums expansion. Det är viktigt,
hade den gjort det, hade galaxhopar, galaxer och stjärnor inte kunnat bildats.
I modellen med "Einsteins kosmologiska konstant" är den mörka energin
verkligen konstant. Den spelade alltså en obetydlig roll i det unga
universum. Vad som då blir svårförklarligt, är att vi lever i en epok just
när den mörka energin börjar dominera över materien. Detta blir lättförklarligt
i "quintescens" modellen. Där deltar den mörka energin i universums expansion
ända tills den epok då universum upphör att vara strålningsdominerat. Bland nyare upptäckter är att det storskaliga rummet i universum är plant,
alltså inte krökt. Vidare nämns i artiklarna en modell som på engelska
kallas "inflatory universe model". Det kan närmast översättas med
"uppblåsningsmodellen av universum". Det innebär att universum i ett
mycket tidigt stadium undergick en enorm expansion.
Det förklarar mycket som inte går att förklara med den klassiska
Big Bang modellen. Se vidare Dark_Energy , mörk-energi , mörk-materia och (vad gäller universum accelererande expansion) Länk 1. Under länk 2 (Ask an astronomer) finns ett stort antal länkar och frågor/svar om kosmologi. Se även fråga 5937 Nyckelord: kosmologi [33]; mörk materia [17]; big bang [37]; mörk energi [6]; supernova [13]; universums expansion [16]; 1 http://www.eso.org/~bleibund/papers/EPN/epn.html Universum-Solen-Planeterna [6434] Svar: På senare år har man kommit underfund med att ungefär 85% av galaxens
massa inte består av vanlig materia. Vi vet faktiskt inte vad det är,
den kallas mörk materia. Dessa partiklar verkar bilda ett sfäriskt
moln, många gånger större än galaxen. Av allt att döma har dessa
partiklar mycket liten kontakt med vanlig materia eller med varandra.
Därför blev inte detta mystiska moln utplattat. Det enda sätt
(hittills) det kunnat påvisas är genom gravitationen. Här är en simulering av Big Bang och galaxbildning, se länk 1 och 2: Nyckelord: galax [28]; big bang [37]; Universum-Solen-Planeterna [1496] Svar:
Man föreställer sig, att de fyra fundamentala typerna av växelverkan
(gravitation, svag, elektromagnetisk, stark) en gång var förenade
i en gemensam växelverkan, och att de skiljde ut sig vid olika epoker.
1. Planck tiden. 10-43 s
= 0.0000000000000000000000000000000000000000001 s. Då fanns
varken tid eller rum. Det finns inget "före" eller "var?".
Då uppstår gravitationen som just skapar tid och rum.
2. 10-36 s. Nu skiljer stark växelverkan ut sig. Det leder till
en enorm expansion, som kallas inflation (=uppblåsning).
3. 10-12 s. Då separerar svag och elektromagnetisk vävelverkan.
Detta har alltså hänt på en miljondels miljondels sekund. Rum - tids
strukturen bestäms ju av gravitationen, som i sin tur beror på
massan. Under denna epok och hela 3000 år framåt, är den dominerande
delen av universums massa strålning, den mörka energin och
materien spelar obetydlig roll.
Detta enligt standard "Big Bang" teori.
Nyckelord: big bang [37]; inflation [7]; Universum-Solen-Planeterna [4519]
1.Om vi antar att universum blev till genom big bang.
Eftersom explosionen hade en ”början” måste något ha orsakat big bang.
Big bang-teorin säger väl att ursprungligen så fanns ingenting, inte
ens tom rymd. Inte heller existerade tiden enligt big bang-teorin
(tid och rum fanns inte innan big bang). Det som fanns var absolut
”ingenting”. Hur tänker ni när ni menar att just ”ingenting” exploderar
och bildar ett universum med all dess komplexitet? 2. Eftersom orsakskedjan logiskt inte kan fortsätta i all oändlighet
så borde det funnits en första orsak. Denna första orsak måste alltid
ha funnits därför att den inte är orsakad av något. Och om denna sk
första orsak alltid har funnits så är den issåfall tidlös.
Och är någonting tidlöst så kan det inte sluta att finnas,
utan är därför evigt. Därför borde den ”första orsaken” finnas nu också?
3. Varför antar big bang-anhängarna att ”ingenting” är den första orsaken?
Var är logiken och vetenskapen i detta antagande?
Detta var kanske inte några enkla frågor men jag vore väldigt tacksam för svar. Svar: Det fanns en tid när det var förbjudet att tala om tiden före big bang.
Så icke idag. Universums utveckling beskrevs då med allmän relativitetsteori.
Det går bra att räkna sig bakåt till den så kallade Planck-tiden eller då
universum var 10-43 sekunder gammalt. Det nu synliga universum
var då ungefär 1 mm stort. Det låter pyttigt, men var för dåtida förhållanden
jättestort. Ljuset hinner nämligen bara gå 10-31 mm på
10-43 s.
Där blev det stopp.
Då kom kvantmekaniska effekter in, och för en del år sedan var allmänna
relativivitetsteorin och kvantmekaniken oförenliga. Nu är läget annorlunda. Supersträngteorierna förenar de båda teorierna,
och nu kan man räkna sig baklänges förbi big bang. Det visar sig, att med
supersträngar uppstår ingen singularitet, universums täthet blir hög, men
inte oändlig. Intressant är att egenskaper hos universum före big bang,
skulle kunna vara observerbara i dagens universum. I CERN Courier 2, Mars 1999 publicerades en populär artikel om dessa saker
med titeln Challenging the Big Bang: a longer history of time, länk 1 nedan. Författaren, Gabriele Veneziano har en hemsida där det finns många referenser till
artiklar, länk 2 nedan. Vad du lär dig av detta är att det arbetas intensivt på detta
område. Du har nog mest glädje av bilderna i alla fall. Till sist: Inget är säkert fastlagt inom detta område, kosmologerna
trevar sig fram. Men det är väl kul att vi nu får prata om tiden
före big bang! Nyckelord: big bang [37]; 1 http://www.cerncourier.com/main/article/39/2/11 Universum-Solen-Planeterna [705] Svar: Denna strålning som fyller hela rymden har samma våglängdsfördelning som
strålningen från en svart kropp med temperaturen 2,7 K, se nedanstående figur. Den är mycket homogen dvs
kommer lika mycket från alla håll. På senare tid har man dock upptäckt små inhomogeniteter. Varför bevisar denna strålning Big Bang-teorin?
Om man tänker igenom det scenario som universum gick igenom enligt Big Bang så var det väldigt varmt i början.
Det måste då även finnas en gas av fotoner som har samma våglängdsfördelning som inne i en svart kropp. När sedan
universum expanderar och svalnar så svalnar också fotongasen. Vid den tidpunkt då elektroner och protoner (samt en
del heliumkärnor) slog sig ihop och bildade atomer blev universum genomskinligt och
fotongasen blev "frikopplad" från materien och utvecklade sig självständigt. Detta skedde ungefär 380000 år efter big bang. Denna utveckling
innebar att alltmedan universum expanderade så avkyldes bakgrundstrålningen. Räknar vi på det
så får vi svaret att temperaturen idag ska vara ca 3 K.
Det är svårt att tänka sig en annan mekanism som ger en bakgrundsstrålning och dess egenskaper
är precis de vi förväntar oss enligt Big Bang-scenariet.
Läs: Boken "Perspektiv på Universum" beskriver både bakgrundsstrålningen och Big Bang bra. Se även Big_bang . Nyckelord: kosmisk bakgrundsstrålning [19]; big bang [37]; temperaturstrålning [29]; Frågelådan innehåller 7624 frågor med svar. ** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
|
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar.