Ποια είναι η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης;

Credit: ESA and the Planck Collaboration.

Χάρτης του 2013 της ακτινοβολίας υποβάθρου με ότι απέμεινε από τη Μεγάλη Έκρηξη, που λήφθηκε από το διαστημικό σκάφος Planck της ESA, κατέλαβε το παλαιότερο φως στο σύμπαν. Αυτές οι πληροφορίες βοηθούν τους αστρονόμους να καθορίσουν την ηλικία του σύμπαντος.

Η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης είναι η κύρια εξήγηση για το πώς ξεκίνησε το σύμπαν. 
Στην απλούστερη μορφή του, μιλά για το σύμπαν, όπως το γνωρίζουμε, ξεκινώντας με μικρή μοναδικότητα, στη συνέχεια, διογκώνεται στα επόμενα 13.800 εκατομμύρια χρόνια, στο σύμπαν που γνωρίζουμε σήμερα.

Επειδή τα υφιστάμενα μέσα δεν επιτρέπουν στους αστρονόμους να κοιτάξουν πίσω στη γέννηση του σύμπαντος, πολλά από αυτά που καταλαβαίνουμε για την θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης προέρχονται από μαθηματική θεωρία και μοντέλα. 
Οι αστρονόμοι μπορούν, ωστόσο, να δουν την «ηχώ» της επέκτασης μέσα από ένα φαινόμενο που είναι γνωστό ως το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων.

Η φράση "Η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης" έχει γίνει δημοφιλής μεταξύ των αστροφυσικών για δεκαετίες, αλλά χτυπάει την επικρατούσα τάση το 2007, όταν μια παράσταση κωμωδίας με το ίδιο όνομα, έκανε πρεμιέρα στο CBS.


Το πρώτο δευτερόλεπτο, και η γέννηση του φωτός

Κατά το πρώτο δευτερόλεπτο, μετά τη δημιουργία του σύμπαντος, η θερμοκρασία περιβάλλοντος ήταν περίπου 10 δισεκατομμύρια βαθμούς Fahrenheit (5,5 δισ. Κελσίου), σύμφωνα με την NASA. 
Το σύμπαν περιείχε μια μεγάλη σειρά από θεμελιώδη σωματίδια, όπως νετρόνια, ηλεκτρόνια και πρωτόνια. 
Αυτά αποσυντέθηκαν ή συνδυάστηκαν καθώς το σύμπαν πάγωνε.

Αυτή τη πρώιμη "σούπα" θα ήταν αδύνατο να τη δούμε, επειδή το φως δεν θα μπορούσε να υπάρξει στο εσωτερικό της. 
"Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια θα είχαν προκαλέσει το φως (φωτόνια) για να σκορπίσουν το φως του ήλιου που σκορπίζεται από τα σταγονίδια νερού στα σύννεφα", δήλωσε η NASA. 
Με την πάροδο του χρόνου, όμως, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια συναντήθηκαν με πυρήνες και δημιούργησαν ουδέτερα άτομα. 
Αυτό επέτρεψε στο φως να λάμψει μέσα από περίπου 380.000 έτη φωτός μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Αυτό το πρόωρο φως - μερικές φορές αποκαλείται το «λυκόφως» της Μεγάλης Έκρηξης - είναι πιο κατάλληλα γνωστό ως κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων (CMB). 
Για πρώτη φορά προβλέφθηκε από τον Ralph Alpher και άλλους επιστήμονες το 1948, αλλά βρέθηκε μόνο από ατύχημα σχεδόν 20 χρόνια αργότερα.

Οι Arno Penzias και Robert Wilson, και οι δύο της εταιρίας Bell Telephone του Εργαστηρίου στο Murray Hill, New Jersey, έχτιζαν ένα δέκτη ραδιοφώνου το 1965 μαζεύοντας υψηλότερες από το αναμενόμενο θερμοκρασίες, σύμφωνα με τη NASA. 
Αρχικά, θεωρούσαν ότι η ανωμαλία οφειλόταν σε περιστέρια και την κοπριά τους, αλλά ακόμα και μετά τον καθαρισμό του χάους και σκοτώνοντας τα περιστέρια που προσπάθησαν να κουρνιάσουν μέσα την κεραία, η ανωμαλία συνεχίστηκε.

Ταυτόχρονα, μια ομάδα του Πανεπιστημίου του Princeton (με επικεφαλής τον Robert Dicke) είχαν προσπαθήσει να βρουν αποδείξεις της κοσμική ακτινοβολίας υποβάθρου (CMB), και συνειδητοποίησαν ότι οι Penzias και Wilson είχαν πέσει επάνω σε αυτές. 
Και οι δύο ομάδες δημοσίευσαν τα άρθρα τους στο Astrophysical Journal το 1965.


Προσδιορισμός της ηλικίας του σύμπαντος

Το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων έχει παρατηρηθεί σε πολλές αποστολές. 
Μία από τις πιο διάσημες δραστηριότητες αποστολών στο διάστημα ήταν το Cosmic Background Explorer (Κοσμικό Υπόβαθρο Εξερεύνησης) της NASA (COBE) δορυφόρος, o οποίoς χαρτογράφησε τον ουρανό στη δεκαετία του 1990.

Credit: NASA/WMAP

Το γραφικό αυτό δείχνει ένα χρονοδιάγραμμα του σύμπαντος με βάση τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης και τα μοντέλα του πληθωρισμού.

Στίγματα από τα βαρυτικά κύματα;

Ενώ οι αστρονόμοι μπορούσαν να δουν τις απαρχές του σύμπαντος, έχουν επίσης αναζητήσει αποδείξεις του ταχέως πληθωρισμού του. 
Η θεωρία λέει ότι στο πρώτο δευτερόλεπτο μετά τη γέννηση του σύμπαντος, ο κόσμος μας διογκώθηκε γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός. 
Αυτό, παρεμπιπτόντως, δεν παραβιάζει το όριο ταχύτητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν, αφού είπε ότι το φως είναι η μέγιστη από οτιδήποτε μπορεί να ταξιδέψει μέσα στο σύμπαν. 
Αυτό δεν ισχύει για τον πληθωρισμό του ίδιου του σύμπαντος.


Ταχύτερος πληθωρισμός, πολυσύμπαντα και η εκτίμηση της έναρξης

Το σύμπαν δεν επεκτείνεται μόνο, αλλά "έλκει" πιο γρήγορα καθώς διογκώνεται. 
Αυτό σημαίνει, ότι με τον καιρό, κανείς δεν θα είναι σε θέση να εντοπίσει άλλους γαλαξίες από τη Γη, ή οποιοδήποτε άλλο πλεονεκτικό σημείο του γαλαξία μας.

"Θα δούμε μακρινούς γαλαξίες να απομακρύνονται από εμάς, αλλά η ταχύτητά τους θα αυξάνεται με το χρόνο", είπε ο αστρονόμος του Πανεπιστημίου Harvard, Avi Loeb το Μάρτιο 2014 σε ένα άρθρο στο Space.com.

"Έτσι, εάν περιμένετε αρκετό καιρό, τελικά, ένας μακρινός γαλαξίας, θα φτάσει την ταχύτητα του φωτός. 
Αυτό σημαίνει ότι ακόμα και το φως δεν θα είναι σε θέση να γεφυρώσει το χάσμα που είναι στο άνοιγμα μεταξύ του γαλαξία και μας. 
Δεν υπάρχει κανένας τρόπος για εξωγήινους σε αυτό το γαλαξία να επικοινωνήσουν μαζί μας, για να στείλετε οποιοδήποτε σήμα που θα φτάσει σε εμάς, αφού ο γαλαξία τους κινείται ταχύτερα από το φως σε σχέση με εμάς."


Μετάφραση: To-New-Sas

ΠΗΓΗ: space.com