The Big Bang – NASA Wissenschaft

The Big Bang - NASA Wissenschaft

Der Urknall

Astronomen kombinieren mathematische Modelle mit Beobachtungen bearbeitbar Theorien zu entwickeln, wie das Universum entstanden ist. Die mathematischen Grundlagen der Urknall-Theorie gehören Albert Einstein die allgemeine Relativitätstheorie zusammen mit den üblichen Theorien der Elementarteilchen. Heute NASA-Sonde wie das Weltraumteleskop Hubble und Spitzer Weltraumteleskop weiterhin die Messung der Ausdehnung des Universums. Eines der Ziele ist lang, um zu entscheiden, ob das Universum immer weiter ausdehnen, oder ob es eines Tages aufhören, sich umdrehen und in einem Kollaps "Big Crunch?"

Hintergrundstrahlung

Nach den Theorien der Physik, wenn wir das Universum eine Sekunde nach dem Urknall zu sehen waren, was wir sehen, ist ein 10-Milliarden-Grad-Meer von Neutronen, Protonen, Elektronen, Anti-Elektronen (Positronen), Photonen und Neutrinos. Dann wird, wie die Zeit verging, würden wir das Universum kühl zu sehen, die entweder die Neutronen abklingende in Protonen und Elektronen oder die Kombination mit Protonen Deuterium (ein Isotop von Wasserstoff) zu machen. Wie es abkühlen fortgesetzt, wäre es schließlich die Temperatur erreichen, wo mit Kernen kombiniert Elektronen neutralen Atomen zu bilden. Vor dem "Rekombination" aufgetreten ist, wäre das Universum undurchsichtig gewesen, weil die freien Elektronen Licht verursacht haben würde (Photonen) die Art und Weise Sonnenlicht streut von den Wassertropfen in Wolken zu zerstreuen. Aber wenn die freien Elektronen absorbiert wurden neutralen Atomen zu bilden, wurde das Universum plötzlich transparent. Die gleichen Photonen – das Nachglühen des Urknalls als kosmische Hintergrundstrahlung bekannt – kann heute beobachtet werden.

Die Struktur des Universums entstand aus dem Big Bang, wie von WMAP ist vertreten "Baby-Bild"Durch die Verklumpung und die Zündung der Materie (die verursacht Reionisations) bis in die Gegenwart. Schau das Video.

Missionen Studie kosmische Hintergrundstrahlung

Die NASA hat zwei Missionen gestartet, um die kosmische Hintergrundstrahlung zu untersuchen, wobei "Baby-Bilder" des Universums nur 400.000 Jahre, nachdem es geboren wurde. Die erste davon war der kosmischen Hintergrund Explorer (COBE). Im Jahr 1992 kündigte der COBE-Team, dass sie die ursprünglichen heißen und kalten Stellen in der kosmischen Hintergrundstrahlung abgebildet hatte. Diese Punkte sind im Zusammenhang mit dem Gravitationsfeld im frühen Universum und bilden die Samen der riesigen Galaxienhaufen, die Hunderte von Millionen von Lichtjahren durch das Universum zu strecken. Diese Arbeit verdient NASA Dr. John C. Mather und George F. Smoot von der University of California 2006 den Nobelpreis für Physik.

Die zweite Mission war es, die kosmische Hintergrundstrahlung zu untersuchen, die Wilkinson Micro Anisotropy Probe (WMAP). Mit stark verbesserte Auflösung im Vergleich zu COBE befragten WMAP den gesamten Himmel, Messtemperaturunterschiede der Mikrowellenstrahlung, die nahezu gleichmäßig über das Universum verteilt ist. Das Bild zeigt eine Karte des Himmels, mit heißen Regionen in rot und kühleren Regionen in blau. Durch die Kombination dieser Beweis mit theoretischen Modellen des Universums, zu dem Schluss gekommen Wissenschaftler, dass das Universum "Wohnung," was bedeutet, dass auf kosmologischen Skalen (treffen zum Beispiel parallelen Linien nie, ist das Verhältnis von Kreisumfang zu Durchmesser pi, usw.) die Geometrie des Raumes, die Regeln der euklidischen Geometrie erfüllt.

Das Universum ist "Baby-Bild". WMAP die Karte von der Temperatur der Mikrowellen-Hintergrundstrahlung zeigt winzige Variationen (von wenigen microdegrees) in der 3K Hintergrund. Hot-Spots zeigen, wie rot, kalte Stellen wie dunkelblau.

Ein Problem, das von den ursprünglichen COBE Ergebnisse entstanden, und das bleibt mit den höher auflösenden WMAP-Daten war, dass das Universum war zu homogen. Wie konnte Stücke des Universums, die nie miteinander in Kontakt gewesen sind gekommen, bei der gleichen Temperatur ins Gleichgewicht? Diese und andere kosmologische Probleme könnten jedoch gelöst werden, wenn es eine sehr kurze Zeit unmittelbar nach dem Urknall gewesen war, wo das Universum eine unglaubliche Explosion der Expansion erlebt genannt "Inflation." Für diese Inflation stattgefunden zu haben, mit einer instabilen Form von Energie, deren Natur worden sein muss das Universum zum Zeitpunkt des Urknalls gefüllt ist noch nicht bekannt. Gleich welcher Art, prognostiziert das inflationäre Modell, dass diese Ur-Energie würde ungleichmäßig im Raum verteilt wurden aufgrund einer Art von Quantenrauschen, die entstanden, als das Universum extrem klein war. Dieses Muster auf die Materie des Universums übertragen worden wäre, und würde in den Photonen auftauchen, die sich frei im Moment der Rekombination begann Streaming entfernt. Als Ergebnis würden wir erwarten, zu sehen, und sehen, diese Art von Muster in der COBE und WMAP Bilder des Universums.

Aber all dies lässt die Frage offen, was die Inflation angetrieben. Eine Schwierigkeit die Beantwortung dieser Frage ist, dass die Inflation über gut vor der Rekombination und so die Undurchsichtigkeit des Universums vor der Rekombination ist in der Tat ein Vorhang über diese interessanten sehr frühen Ereignisse gezogen. Glücklicherweise gibt es eine Möglichkeit, um das Universum zu beobachten, die Photonen gar nicht beteiligt. Gravitationswellen, die einzige bekannte Form von Informationen, die uns unverzerrten vom Zeitpunkt des Urknalls erreichen, können Informationen tragen, dass wir keine andere Art und Weise zu bekommen. Mehrere Missionen werden von der NASA und der ESA betrachtet, die für die Gravitationswellen aus der Epoche der Inflation aussehen wird.

In den Jahren nach Hubble und COBE wurde das Bild des Big Bang allmählich klarer. Aber im Jahr 1996, Beobachtungen weit entfernter Supernovae erforderlich, um eine dramatische Veränderung im Bild. Es war immer davon ausgegangen, dass die Sache des Universums würde seine Expansionstempo verlangsamen. Masse schafft Schwerkraft, schafft die Schwerkraft ziehen, das Ziehen muss die Expansion verlangsamen. Aber Supernovä Beobachtungen zeigten, dass die Expansion des Universums und nicht verlangsamt, beschleunigt sich. Etwas, nicht wie die Materie und nicht wie gewöhnliche Energie, wird die Galaxien auseinander schieben. Dies "Sachen" wurde die dunkle Energie bezeichnet. sondern geben es ist ein Name, es nicht zu verstehen. Ob dunkle Energie ist eine Art von dynamischen Flüssigkeit, bisher unbekannte Physik, oder ob es sich um eine Eigenschaft des Vakuums des leeren Raumes, oder ob es sich um einige Änderungen an der allgemeinen Relativitätstheorie ist noch nicht bekannt.

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