Το σύμπαν γεμίζει με δισεκατομμύρια γαλαξίες και τρισεκατομμύρια αστέρια, μαζί με σχεδόν αμέτρητους πλανήτες, φεγγάρια, αστεροειδείς, κομήτες και σύννεφα σκόνης και φυσικού αερίου - όλα στροβιλίζονται στην απεραντοσύνη του χώρου.
Αλλά εάν μεγεθύνουμε, ποια είναι τα δομικά στοιχεία αυτών των ουράνιων σωμάτων και από πού προέρχονται;
Το υδρογόνο είναι το πιο κοινό στοιχείο που βρίσκεται στο σύμπαν, ακολουθούμενο από ήλιο. μαζί, συνθέτουν σχεδόν όλες τις συνήθεις ύλες. Αλλά αυτό αντιπροσωπεύει μόνο μια μικρή φέτα του σύμπαντος - περίπου το 5%. Όλα τα υπόλοιπα είναι κατασκευασμένα από πράγματα που δεν μπορούν να παρατηρηθούν και μπορούν να ανιχνευθούν μόνο έμμεσα.
Κυρίως υδρογόνο
Όλα ξεκίνησαν με ένα Big Bang, περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, όταν η υπερβολικά ζεστή και πυκνά συσκευασμένη ύλη ξαφνικά και γρήγορα επεκτάθηκε προς όλες τις κατευθύνσεις ταυτόχρονα. Εκατομμύρια δευτερόλεπτα αργότερα, το νεογέννητο σύμπαν ήταν μια μαζική μάζα νετρονίων, πρωτονίων, ηλεκτρονίων, φωτονίων και άλλων υποατομικών σωματιδίων, που κυλούν σε περίπου 100 δισεκατομμύρια βαθμούς Kelvin, σύμφωνα με τη NASA.
Κάθε κομμάτι της ύλης που συνθέτει όλα τα γνωστά στοιχεία του περιοδικού πίνακα - και κάθε αντικείμενο στο σύμπαν, από μαύρες τρύπες έως μαζικά αστέρια μέχρι σημάδια της σκόνης του χώρου - δημιουργήθηκε κατά τη διάρκεια του Big Bang, δήλωσε η Neta Bahcall, καθηγητής αστρονομίας στο Τμήμα Αστροφυσικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο Princeton στο New Jersey.
"Δεν γνωρίζουμε καν τους νόμους της φυσικής που θα υπήρχαν σε ένα τόσο ζεστό, πυκνό περιβάλλον", δήλωσε ο Μπαχάλ στο Live Science.
Περίπου 100 δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, η θερμοκρασία έπεσε σε ένα βαθύτατο 1 δισεκατομμύριο βαθμούς Kelvin. Μέχρι περίπου 380.000 χρόνια αργότερα, το σύμπαν είχε δροσιστεί αρκετά ώστε τα πρωτόνια και τα νετρόνια να έρθουν μαζί και να σχηματίσουν λίθιο, ήλιο και δευτέριο ισότοπα υδρογόνου, ενώ τα ελεύθερα ηλεκτρόνια παγιδεύτηκαν για να σχηματίσουν ουδέτερα άτομα.
Επειδή υπήρχαν τόσοι πολλοί πρωτονιοί που έσκαζαν στο πρώιμο σύμπαν, το υδρογόνο - το ελαφρύτερο στοιχείο, με μόνο ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο - έγινε το πιο άφθονο στοιχείο, που αποτελεί σχεδόν το 95% των ατόμων του σύμπαντος. Κοντά στο 5% των ατόμων του σύμπαντος είναι ήλιο, σύμφωνα με τη NASA. Στη συνέχεια, περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, τα πρώτα αστέρια σχημάτισαν και παρήγαγαν τα υπόλοιπα στοιχεία, τα οποία αποτελούν ένα κλάσμα του υπόλοιπου 1% όλων των συνήθων υλικών στο σύμπαν.
Αόρατα σωματίδια
Κάτι άλλο δημιουργήθηκε κατά τη διάρκεια της Μεγάλης Έκρηξης: σκοτεινή ύλη. "Αλλά δεν μπορούμε να πούμε ποια μορφή χρειάστηκε, γιατί δεν εντοπίσαμε αυτά τα σωματίδια", δήλωσε ο Μπαχάλ στο Live Science.
Η σκοτεινή ύλη δεν μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα - αλλά - τα δακτυλικά αποτυπώματα της διατηρούνται στο πρώτο φως του σύμπαντος ή στην κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων (CMB), καθώς μικρές διακυμάνσεις στην ακτινοβολία, δήλωσε ο Bahcall. Οι επιστήμονες πρότειναν για πρώτη φορά την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης στη δεκαετία του 1930, θεωρώντας ότι η αόρατη έλξη της σκοτεινής ύλης πρέπει να είναι αυτή που συγκρατούσε ταχέως μεταβαλλόμενες ομάδες γαλαξιών. Δεκαετίες αργότερα, στη δεκαετία του 1970, ο Αμερικανός αστρονόμος Βέρα Ρούμπιν βρήκε πιο έμμεσες ενδείξεις σκοτεινής ύλης στις ταχύτερες από τις αναμενόμενες ταχύτητες περιστροφής των αστέρων.
Με βάση τα ευρήματα του Rubin, οι αστροφυσικοί υπολόγισαν ότι η σκοτεινή ύλη - αν και δεν μπορούσε να δει ούτε να μετρηθεί - πρέπει να αποτελεί σημαντικό τμήμα του σύμπαντος. Αλλά πριν από περίπου 20 χρόνια, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι το σύμπαν κρατούσε κάτι ακόμα πιο ξένο από τη σκοτεινή ύλη. σκοτεινή ενέργεια, η οποία θεωρείται ότι είναι σημαντικά πιο άφθονη από την ύλη ή τη σκοτεινή ύλη.
Μια ακαταμάχητη δύναμη
Η ανακάλυψη της σκοτεινής ενέργειας προέκυψε επειδή οι επιστήμονες αναρωτήθηκαν αν υπήρχε αρκετή σκοτεινή ύλη στο σύμπαν για να προκαλέσει επέκταση να εκτοξεύσει ή να αντιστρέψει την κατεύθυνση, προκαλώντας το σύμπαν να καταρρεύσει προς τα μέσα.
Λοιπόν, όταν μια ομάδα ερευνητών διερεύνησε αυτό στα τέλη της δεκαετίας του 1990, διαπίστωσαν ότι όχι μόνο το σύμπαν δεν κατέρρευσε, αλλά επεκτάθηκε προς τα έξω με έναν ταχύτερο ρυθμό. Η ομάδα διαπίστωσε ότι μια άγνωστη δύναμη - που ονομάστηκε σκοτεινή ενέργεια - πιέζει το σύμπαν στο φαινομενικό κενό του χώρου και επιταχύνει την ορμή του. τα ευρήματα των επιστημόνων κέρδισαν το 2011 το φυσικό αθλήματα Adam Riess, Brian Schmidt και Saul Perlmutter το βραβείο Νόμπελ Φυσικής.
Τα μοντέλα της δύναμης που απαιτούνται για να εξηγήσουν το ρυθμό επιτάχυνσης της επέκτασης του σύμπαντος υποδεικνύουν ότι η σκοτεινή ενέργεια πρέπει να αποτελεί το 70% έως το 75% του σύμπαντος. Η σκοτεινή ύλη, εν τω μεταξύ, αντιπροσωπεύει περίπου το 20% έως 25%, ενώ η λεγόμενη συνηθισμένη ύλη - τα πράγματα που πραγματικά βλέπουμε - εκτιμάται ότι αποτελεί λιγότερο από το 5% του σύμπαντος, δήλωσε ο Μπαχάλ.
Λαμβάνοντας υπόψη ότι η σκοτεινή ενέργεια αποτελεί περίπου τα τρία τέταρτα του σύμπαντος, η κατανόηση είναι αναμφισβήτητα η μεγαλύτερη πρόκληση που αντιμετωπίζουν σήμερα οι επιστήμονες, ο αστροφυσικός Mario Livio και στη συνέχεια το Ινστιτούτο Επιστήμης Διαστημικού Τηλεσκοπίου στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins της Βαλτιμόρης, Space.com το 2018.
"Ενώ η σκοτεινή ενέργεια δεν έχει παίξει τεράστιο ρόλο στην εξέλιξη του σύμπαντος στο παρελθόν, θα παίξει τον κυρίαρχο ρόλο στην εξέλιξη στο μέλλον", δήλωσε ο Livio. «Η τύχη του σύμπαντος εξαρτάται από τη φύση της σκοτεινής ενέργειας».
