Evrenin Kompozisyonu

Evren geniş ve büyüleyici bir yer. Gökbilimciler ne yapıldığını düşündüklerinde, en doğrudan içerdiği milyarlarca gökadaya işaret edebilirler. Bunların her birinin milyonlarca veya milyarlarca hatta trilyonlarca yıldızı var. Bu yıldızların çoğunun gezegenleri var. Ayrıca gaz ve toz bulutları da var.

Çok az "malzeme" gibi göründüğü galaksiler arasında, bazı yerlerde sıcak gaz bulutları bulunurken, diğer bölgeler neredeyse boş boşluklardır. Bütün bunlar tespit edilebilen malzeme. Peki, kozmosa bakmak ve makul doğrulukla, ışık kütlesi miktarını (görebildiğimiz malzeme) tahmin etmek ne kadar zor olabilir? Evren, kullanarak radyo, kızılötesi ve röntgen astronomi?

Artık gökbilimcilerin son derece hassas dedektörleri olduğu için, evrenin kütlesini ve bu kütleyi neyin oluşturduğunu anlamada büyük ilerlemeler kaydediyorlar. Ama sorun bu değil. Aldıkları cevapların bir anlamı yok. Kitleleri toplama yöntemi yanlış mı (muhtemel değil) veya başka bir şey var mı; yapamayacakları başka bir şey

Evrenin kütlesi için en büyük kanıtlardan biri kozmik mikrodalga arka planı (CMB) olarak adlandırılan bir şeydir. Fiziksel bir "engel" veya bunun gibi bir şey değil. Bunun yerine, mikrodalga detektörleri kullanılarak ölçülebilen erken evrenin bir koşulu. SPK, Big Bang'den kısa bir süre sonra başlar ve aslında evrenin arka plan sıcaklığıdır. Bunu, kozmos genelinde her yönden eşit olarak tespit edilebilen ısı olarak düşünün. Tam olarak Güneş'ten çıkan veya bir gezegenden yayılan ısı gibi değil. Bunun yerine, 2.7 derece K'de ölçülen çok düşük bir sıcaklıktır. Gökbilimciler bu sıcaklığı ölçmeye gittiklerinde, küçük ama önemli dalgalanmaların bu arka plana "ısı" yayıldığını görürler. Ancak var olması, evrenin esasen "düz" olduğu anlamına gelir. Bu sonsuza kadar genişleyeceği anlamına gelir.

Peki, bu düzlük evrenin kütlesini bulmak için ne anlama geliyor? Esasen, evrenin ölçülen boyutu göz önüne alındığında, onu "düz" hale getirmek için yeterli kütle ve enerjinin olması gerektiği anlamına gelir. Gökbilimciler, "normal" madde (yıldızlar ve galaksiler, artı evrendeki gaz gibi, düz bir evrenin düz kalması için gereken kritik yoğunluğun sadece% 5'i.

Bu, evrenin yüzde 95'inin henüz tespit edilmediği anlamına gelir. O orada, ama nedir? Nerede? Bilim adamları bunun var olduğunu söylüyor karanlık madde ve karanlık enerji.

Görebildiğimiz kitleye "baryonik" madde denir. Gezegenler, galaksiler, gaz bulutları ve kümeler. Görülemeyen kütleye karanlık madde denir. Enerji de var (ışık) ölçülebilen; ilginç bir şekilde, sözde "karanlık enerji" de var. ve kimsenin bunun ne olduğu hakkında çok iyi bir fikri yok.

Peki, evreni ne ve yüzde olarak oluşturur? İşte evrendeki mevcut kütle oranlarının dökümü.

Birincisi, ağır elementler var. Evrenin yaklaşık% 0.03'ünü oluştururlar. Evrenin doğumundan yaklaşık yarım milyar yıl sonra var olan tek element hidrojen ve helyumdu. Ağır değiller.

Ancak, yıldızlar doğduktan, yaşadıktan ve öldükten sonra, evren yıldızların içinde "pişirilen" hidrojen ve helyumdan daha ağır elementlerle tohumlanmaya başladı. Bu, yıldızların çekirdeklerindeki hidrojeni (veya diğer elementleri) kaynaştırmasıyla olur. Stardeath tüm bu unsurları uzaya yayar gezegenimsi bulutsular veya süpernova patlamaları ile. Bir kez uzaya dağılmışlar. gelecek kuşak yıldızları ve gezegenleri inşa etmek için en önemli malzemelerdir.

Ancak bu yavaş bir süreçtir. Yaratılışından yaklaşık 14 milyar yıl sonra bile, evrenin kütlesinin sadece küçük bir kısmı helyumdan daha ağır elementlerden oluşur.

Nötrinolar da evrenin bir parçasıdır, ancak bunun sadece yüzde 0.3'ü. Bunlar yıldız çekirdeklerindeki nükleer füzyon işlemi sırasında oluşturulur, nötrinolar neredeyse ışık hızında hareket eden neredeyse kütlesiz parçacıklardır. Şarj eksikliği ile birleştiğinde, küçük kütleleri, bir çekirdek üzerinde doğrudan bir etki haricinde kütle ile kolayca etkileşime girmedikleri anlamına gelir. Nötrinoları ölçmek kolay bir iş değildir. Ancak, bilim insanlarının Güneş ve diğer yıldızlarımızın nükleer füzyon oranları hakkında iyi tahminler almasına ve evrendeki toplam nötrino popülasyonunun bir tahminine izin vermiştir.

Stargazers gece gökyüzüne baktıklarında, çoğu yıldızın ne olduğunu görür. Evrenin yaklaşık yüzde 0.4'ünü oluşturuyorlar. Yine de, insanlar diğer galaksilerden gelen görünür ışığa baktıklarında, gördüklerinin çoğu yıldızdır. Evrenin sadece küçük bir bölümünü oluşturmaları tuhaf görünüyor.

Peki, yıldızlardan ve nötrinolardan daha fazlası nedir? Yüzde dörtte gazların evrenin çok daha büyük bir bölümünü oluşturduğu ortaya çıkıyor. Genellikle alanı işgal ederler arasında yıldızlar ve bu nedenle tüm galaksiler arasındaki boşluk. Çoğunlukla sadece serbest element hidrojen ve helyum olan yıldızlararası gaz, evrendeki doğrudan ölçülebilen kütlenin çoğunu oluşturur. Bu gazlar radyo, kızılötesi ve x-ışını dalga boylarına duyarlı aletler kullanılarak saptanır.

Karanlık madde

Evrenin en bol bulunan ikinci “şeyleri”, başka kimsenin başka türlü tespit etmediği bir şeydir. Yine de, evrenin yaklaşık yüzde 22'sini oluşturur. Hareketi analiz eden bilim adamları (rotasyon) gökadaların yanı sıra gökadaların gökada kümelerindeki etkileşimi, mevcut gaz ve tozun tümünün gökadaların görünüşünü ve hareketlerini açıklamak için yeterli olmadığını buldu. Bu gökadalardaki kütlenin yüzde 80'inin "karanlık" olması gerektiği ortaya çıktı. Yani, içinde tespit edilemez hiç ışığın dalga boyu, radyo Gama ışını. Bu yüzden bu "şeylere" karanlık madde "denir.

Bu gizemli kitlenin kimliği? Bilinmeyen. En iyi aday soğuk karanlık maddebir nötrinoya benzer, ancak çok daha büyük bir kütleye sahip bir parçacık olduğu teorize edilmiştir. Genellikle bilinen bu parçacıkların zayıf etkileşen masif parçacıklar (WIMP'ler) erken termal etkileşimlerden ortaya çıktı gökada oluşumlar. Bununla birlikte, henüz karanlık maddeyi doğrudan veya dolaylı olarak tespit edemedik veya bir laboratuvarda oluşturamadık.

Evrenin en yoğun kütlesi karanlık madde veya yıldızlar veya galaksiler veya gaz ve toz bulutları değildir. Bu "karanlık enerji" denilen bir şeydir ve evrenin yüzde 73'ünü oluşturur. Aslında, karanlık enerji hiç de muazzam bile değildir. Bu da "kitle" kategorisini biraz kafa karıştırıcı yapar. Öyleyse nedir? Muhtemelen uzay-zamanın kendisinin çok garip bir özelliği, hatta belki de tüm evrene nüfuz eden açıklanamayan (şimdiye kadar) bir enerji alanı. Ya da bu şeylerin hiçbiri değil. Kimse bilmiyor. Sadece zaman ve çok ve çok daha fazla veri söyleyecektir.

Düzenleyen ve güncelleyen Carolyn Collins Petersen.