För
ungefär 12 miljarder år sen hände en jättesmäll.
Denna smäll brukar man kalla för The Big Bang, mera känd
som Big Bang - den stora smällen. Egentligen finns det inga bevis
på att The Big Bang nånsin har hänt. Men man är
ganska säker på att rymden skapades ur The Big Bang.
Från
början var universum en sammanpressad ansamling av energi. Temperaturen
var omkring 3000 Kelvin under de första 10 till 43 sekunder na.
Man brukar dela in The Big Bang standardmodell, som består av
nio faser. Fas ett har vi redan gått igenom så vi går
direkt på fas 2.
Fas
2 tog sig början ungefär 10 - 43 sekunder efter smällen
och brukar kallas för den storförenade eran. Temperaturen
var uppe i hela 1032 Kelvin, och det är nu som universum börjar
utvidga sig. Detta skedde i mycket hög hastighet och alla elektromagnetiska
krafter, både svaga och starka var förenade till en enda
stor kraft som accelererande snabbt.
I
fas tre börjar de starka krafterna skiljas från de svaga
och olika partiklar börjar bildas. Utvidgningen som egentligen
borde avta p.g.a. att de två krafterna skiljs åt fortsätter
av bara farten. Fas tre höll på i ungefär tio sekunder
.
I
den färjade fasen finns ett överskott av materia och tack
vare det kan kvarkarna börja bilda protoner och neutroner.
Fas
fem börjar ungefär samtidigt som fas fyra. Nu är temperaturen
nere i 1010 Kelvin, och nu börjar elektroner och protoner förinta
varandra under frigörande av jätte stora energimängder.
Detta beror på neutronerna frikopplas. Det är tack vare eller
på grund av denna fas som det finns bakgrundstrålning i
rymden.
Tre
minuter efter själva explosionen inleds fas 6. Temperaturen är
nu nere i 109 Kelvin. Det är först nu som elektronerna och
protonerna kunde slås sig ihop till kärnor. Orsaken till
att de inte hade kunnat göra det förut var att bakgrundstrångingens
energi hade varit starkare än biningsenergin. Så om de hade
försökt att bildat en kärna innan fas 6 skulle de ha
"slagits sönder" direkt. Väte, helium och litium
var de första grundämnena som bildades. Ungefär 85% av
kärnorna är väte och ungefär 25% är helium.
Allt
som står har ovan har hänt inom en tidsrymd på tre
minuter mer för att komma till fas sju måste vi hoppa fram
300.000 år. Strålningtempraturen har nu sjunkit till 3000
Kelvin. Nu börjar också naturella atomer att bildas.
Efter
700 000 år är temperaturen nere i 18 Kelvin. Nu har materieanhopningar
bildas och gett upphov till stjärnor och galaxer. Tack vare förbränningen
av väte och helium i stjärnornas inre bildas tyngre grundämnen
som kol, syre, järn och kväve. De har ämnerna sprids
ut i rymden med hjälp av stjärnvindar och supernovaexplosioner.
Det här möjliggör skapade av nya stjärnor, planeter
och på långskilt även liv. Nu hoppar vi fram några
miljarder år till och hamnar i nuet, ca 12 miljarder år
efter Big Bang. Bakgrundstrålningen är nu nere i 3 kelvin.
Nu finns det två sätt från rymden att gå vidare.
Det första är att bara fortsätta så har i all oändlighet
eller att börja krympa ner till noll igen.
Vad
hände sen?
Som
jag skrev här ovanför så utvidgas universum hela tiden
och det kommer nog växa ett bra tag till. Så i teorin borde
vi, och alla andra saker i rymden, bli utdragna och uppblåsta,
men som du säkert har märk blir vi inte det . Orsaken till
att vi och alla andra där ute inte blir med uppblåsta och
utdragna är att på nära håll är gravitationen
starkare än den kraft som vill dra isär oss. Men om man skulle
kunna åka till en plats i rymden som är helt saknar gravitation,
en sån plats finns inte men vi säger att det finns för
resonemangets skull, skulle vi i trion bli så uppblåsta
att vi till slut sprack. men på den del undrar man om inte de
är det redan. Alltså krymper avståndet till de galaxer
som ligger närmast oss i stället för att växa som
vore det naturliga. Varför det gör det vet jag inte, men det
kan säkert NASA svara på om du är intresserat.
Det
enda avståndet som växer är avståndet mellan galaxhopparna
som ligger för lågt bort från varandra för att
påverkas av varandras gravitationen. Tycker du att det här
låter knäppt, är du nog inte den enda som tycker det
.
Så
med hjälp av matte och av vilken färg som ljuset har som galaxhoppar
sänder ut, röttljus = långt bort. När man har räknat
ut hur långt bort som två galaxhopar ligger i förhållande
till varandra behöver man bara räkna ut hastigheten som de
rör sig med för att kunna räkna ut hur länge de
varit på väg från varandra.
Det
gör man genom att bedöma graden av rödförskjutning
och sen är det fen smal sak för astrofysikerna att avgöra
ljuskällans hastighet jämfört med jorden - ju rödare
ljus, desto snabbare förflyttning härifrån. Ett problem
kan vara att avgöra vilken färg ljuskällan hade från
början - när det gäller t ex kvasarerna, som ligger (eller
snarare för några miljarder år sedan låg) fruktansvärt
långt bort, är man inte riktigt säker. Ett någorlunda
noggrant värde har astronomerna i alla fall enats om, så
att man åtminstone kan göra ungefärliga beräkningar.
Men för att kunna räkna ut avståndet till galaxer som
ligger långt bort så behöver man också kunna
förhållandet mellan fart och hur lång sträcka
som galaxerna har färdas.
Tack
vare en gubbe som hette Edwin Powell Hubble som i början av vårt
århundrade visade att hastigheten uppgick till någonstans
mellan 15 och 30 km/s per miljon ljusårs avstånd mellan
objekten. Detta innebär, att två kroppar utan massa, elektriska
laddningar osv belägna en miljon ljusår från varandra,
på grund av urexplosionen rör sig åt motsatta håll
med sammanlagt 15-30 km i sekunden. Om avståndet från början
är två miljoner ljusår, blir hastigheten dubbelt så
stor. T.ex. en galaxhop som ligger på 200 miljoner ljusårs
avstånd rör sig dubbelt så fort bort från oss
som en på 100 miljoner ljusårs avstånd. Fattar du?
Om
inte så ska jag försöka förklara det på ett
lite lättare sätt. För att bruka en gammal och ofta använd
liknelse, kan världsalltets expansion jämföras med uppblåsandet
av en vanlig, rund ballong. Små kulor fastklistrade över
hela ballongens yta symboliserar galaxhoparna. När ballongen så
blåses upp, ökar avstånden mellan kulorna stadigt.
Ingen kula kan utpekas som centrum för utvidgningen; den är
lika stor för alla.
Som
ett exempel rör sig kula A med hastigheten 1 cm i sekunden bort
från kula B. Kula C, som ligger dubbelt så långt bort
som B från A, och i linje med dessa, rör sig med samma hastighet
(1 cm/s) bort från B, eftersom ytans expansion är lika stor
överallt. Därav följer, att C:s hastighet jämfört
med A är summan av de båda hastigheterna, dvs 2 cm/s. När
punkt B dubblerat avståndet till punkt A, kommer hastigheten att
öka i samma omfattning - det vill säga, förflyttningen
kommer att gå snabbare och snabbare hela tiden. B borde ta samma
hopp som C, alltså från 2 enheters avstånd till 4.
Och det är ju omöjligt! Den kvardröjande rörelseenergin
från kraften i ursmällen, den som en gång kastade ut
all materia på dess färd genom rymden (eller mer exakt startade
själva rummets utvidgning), är utspridningens enda drivkraft.
Mekaniken säger, att såvida ingen mystisk, okänd kraft
inverkar utan vår kännede, kan det enda som påverkar
rörelsen vara gravitationen - och då i motsatt riktning!
Sätter sig Hubble upp mot fysikens lagar?
Nejdå.
Lösningen till problemet ligger i konstanten. Hubble var inte dummare
än att han anpassade sin konstant efter gravitationens verkningar,
så att den alltid ger ett riktigt resultat. Förutsatt att
man med jämna mellanrum uppdaterar den - konstanten är nämligen
inte konstant på litet längre sikt! Därför kallas
den ofta parameter i stället för det missvisande "konstant".
Expansionshastigheten minskar ju hela tiden, på grund av bromsningen
från gravitationen, och det samma gör Hubbles så kallade
konstant. När B har flyttat sig dubbelt så långt bort,
har konstanten halverats och mer därtill. Alltså rör
sig B hela tiden med ungefär samma hastighet - och hoppar från
2 till 3. Nu finns möjlighet att avgöra såväl hastighet
som den eftersökta "konstanten", och genast börjar
beräkningarna bära frukt. Genom att dela hastigheten för
en godtyckligt utvald himlakropp med Hubbles konstant, får man
fram avståndet härifrån och dit. Och dividerar man
avståndet med hastigheten har vi hux flux tagit reda på
hur länge det varit på väg bort från oss, dvs.
kosmos ålder. I teorin, alltså. Men i praktiken försvåras
alla kalkyler av gravitation och osäkra mätmetoder. Ändå
har man med rymdens expansion som en av de viktigaste faktorerna enats
om en ungefärlig ålder för universum: någonstans
runt 12 miljarder år. Exaktare än så är det svårt
att få det.
