Visumu piepilda miljardiem galaktiku un triljonu zvaigžņu, kā arī gandrīz neskaitāms skaits planētu, pavadoņu, asteroīdu, komētu un putekļu un gāzes mākoņiem - tas viss virpuļo kosmosa plašumos.
Bet, ja tuvinātu, kādi ir šo debess ķermeņu celtniecības elementi, un no kurienes tie radušies?
Ūdeņradis ir visizplatītākais elements, kas atrodams Visumā, kam seko hēlijs; kopā tie veido gandrīz visu parasto lietu. Bet tas veido tikai nelielu Visuma šķēli - apmēram 5%. Viss pārējais ir veidots no sīkumiem, kurus nevar redzēt un kurus var atklāt tikai netieši.
Pārsvarā ūdeņradis
Viss sākās ar lielo sprādzienu, apmēram pirms 13,8 miljardiem gadu, kad pēkšņi un strauji visos virzienos vienlaikus strauji izauga ļoti karsta un blīvi iesaiņota viela. Milisekundēs vēlāk jaundzimušais Visums bija neitronu, protonu, elektronu, fotonu un citu subatomisko daļiņu smaga masa, kuras temperatūra bija aptuveni 100 miljardi grādu Kelvina, norāda NASA.
Katrs matērijas gabals, kas veido visus zināmos periodiskās tabulas elementus, un visi objekti Visumā, sākot no melnajiem caurumiem līdz masīvām zvaigznēm un beidzot ar kosmosa putekļu plankumiem, tika izveidoti Lielā sprādziena laikā, sacīja astronomijas profesore Neta Bahcall. Ņūdžersijas Prinstonas universitātes astrofizisko zinātņu nodaļā.
"Mēs pat nezinām fizikas likumus, kas būtu pastāvējuši tik karstā, blīvā vidē," Bahcall stāstīja Live Science.
Apmēram 100 sekundes pēc Lielā sprādziena temperatūra pazeminājās līdz joprojām vērojamajam 1 miljardam grādu pēc Kelvina. Aptuveni pēc 380 000 gadiem Visums bija pietiekami atdzisis, lai protoni un neitroni sakristu un veidotu litiju, hēliju un deitērija ūdeņraža izotopu, bet brīvie elektroni tika ieslodzīti, lai veidotu neitrālos atomus.
Tā kā agrīnajā Visumā bija tik daudz protonu, kas rāvējslēdza, ūdeņradis - vieglākais elements ar tikai vienu protonu un vienu neitronu - kļuva par visbagātāko elementu, veidojot gandrīz 95% no Visuma atomiem. Saskaņā ar NASA datiem gandrīz 5% Visuma atomu ir hēlijs. Tad, apmēram 200 miljonus gadu pēc Lielā sprādziena, pirmās zvaigznes veidoja un ražoja pārējos elementus, kas veido daļu no atlikušajiem 1% no visas parastās matērijas Visumā.
Neredzētas daļiņas
Lielā sprādziena laikā tika radīts kaut kas cits: tumšā matērija. "Bet mēs nevaram pateikt, kādā formā tas notika, jo mēs neesam atklājuši šīs daļiņas," Bahcall stāstīja Live Science.
Tumšo matēriju vēl nevar tieši novērot - tomēr tās pirkstu nospiedumi tiek saglabāti Visuma pirmajā gaismā vai kosmiskajā mikroviļņu fona starojumā (CMB) kā niecīgas radiācijas svārstības, sacīja Bahcall. Zinātnieki pirmo reizi ierosināja tumšās matērijas pastāvēšanu pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados, teorējot, ka tumšās matērijas neredzētajam pievilcīgumam jābūt tādam, kas tur kopā strauji mainīgās galaktiku kopas. Gadu desmitiem vēlāk, septiņdesmitajos gados, amerikāņu astronoms Vera Rubins atrada netiešākus pierādījumus par tumšo vielu zvaigžņu rotācijas ātrumā, kas bija ātrāks nekā gaidīts.
Balstoties uz Rubina atradumiem, astrofiziķi aprēķināja, ka tumšajai matērijai - kaut arī to nevarēja ne redzēt, ne izmērīt - ir jāveido ievērojama Visuma daļa. Bet apmēram pirms 20 gadiem zinātnieki atklāja, ka Visums satur kaut ko vēl savādāku nekā tumšā matērija; tumšā enerģija, kas, domājams, ir daudz bagātīgāka par matēriju vai tumšo vielu.
Neatvairāms spēks
Tumšās enerģijas atklāšana notika tāpēc, ka zinātnieki prāto, vai Visumā ir pietiekami daudz tumšās vielas, lai izraisītu izplešanos, lai izsmidzinātu vai pagrieztu pretējo virzienu, izraisot Visuma sabrukšanu uz sevi.
Lūk, lūk, kad pētnieku grupa to izpētīja deviņdesmito gadu beigās, viņi atklāja, ka ne tikai tas, ka Visums nesabrūk pats par sevi, bet arī arvien straujāk izplešas uz āru. Grupa noteica, ka nezināms spēks - saukts par tumšo enerģiju - virzās pret Visumu šķietamajā kosmosa tukšumā un paātrina tā impulsu; zinātnieku atklājumi nopelnīja fiziķiem Ādamam Riesam, Braientam Šmitam un Saulam Perlmuteram Nobela prēmiju fizikā 2011. gadā.
Spēka modeļi, kas nepieciešami, lai izskaidrotu Visuma paātrināšanās izplešanās ātrumu, liecina, ka tumšajai enerģijai ir jāsastāda no 70% līdz 75% no Visuma. Tikmēr tumšā matērija sastāda apmēram 20% līdz 25%, savukārt tā dēvētā parastā matērija - sīkumi, ko mēs faktiski varam redzēt - veido mazāk nekā 5% no Visuma, sacīja Bahcall.
Ņemot vērā, ka tumšā enerģija veido apmēram trīs ceturtdaļas no Visuma, saprotot, ka tas ir neapšaubāmi lielākais izaicinājums, ar kuru mūsdienās saskaras zinātnieki, astrofiziķis Mario Livio, pēc tam ar Kosmosa teleskopa zinātnes institūtu Džonsa Hopkinsa universitātē Baltimoras štatā, Mērilendā, pastāstīja Live Science māsas vietnei. Space.com 2018. gadā.
"Kaut arī tumšajai enerģijai pagātnes laikā nav bijusi milzīga loma Visuma evolūcijā, tai nākotnē būs galvenā loma evolūcijā," sacīja Livio. "Visuma liktenis ir atkarīgs no tumšās enerģijas rakstura."
