Big Bang

Från Rilpedia

Texten från svenska Wikipedia

För den nationalekonomiska termen angående Sveriges valutadevalvering 1982, Se Big Bang (devalvering).

Illustration av hur Universum expanderar enligt Big Bang-teorin.

Big Bang (eller Stora Smällen), är standardteorin om universums uppkomst. Enligt denna teori skapades universum och rumtiden för ca 13,7 miljarder år sedan, då universum började expandera från att ha varit koncentrerat i en punkt. Termen myntades av astronomen Fred Hoyle (som var motståndare till den) under en radiointervju i BBC den 28 mars 1949. Termen i sig är dock missvisande då det inte handlar om en explosion av materia i en tom rymd utan istället om en expansion av rummet självt som materien befinner sig i. Grunden till Big Bang-teorin lades dock redan 1922 av den ryske matematikern Aleksandr Fridman och oberoende 1927 av den katolske prästen och astronomen fader Georges Lemaître (1894-1966). Fridman var den förste som upptäckte att det fanns lösningar till Albert Einsteins allmänna relativitetsteori där universum inte var statiskt utan kunde utvidgas eller krympa. Einstein hade infört den kosmologiska konstanten i sina fältekvationer för att kunna ha ett statiskt universum, och avfärdade i början Fridmans ekvationer som ofysikaliska. Lemaître återupptäckte dessa lösningar fem år senare och var den som drog slutsatsen att om universum expanderar måste det ha haft en början – det som numera kallas Big Bang.

Det finns också mätningar från 2006, vilka tolkas som att universum skulle vara 15,8 miljarder år gammalt. Den nya dateringen är baserad på mätningar av ljuset från en förmörkelsebinär i galaxen M33. När stjärnorna sett från jorden ligger på linje, blir deras totala ljus svagare. Genom att mäta dessa variationer kan astronomerna avgöra avståndet till dem. Det visar att M33 ligger längre bort än man trodde, och att universum därför också är äldre än man först trodde ^[1].

Universums uppkomst genom Big Bang

Big Bang beskriver ett utvecklingsförlopp för universum. Enligt Big Bang-teorin är dagens universum ett resultat av en rumslig expansion av hela universum. Expansionsförloppet kan enligt teorin ske på olika sätt beroende på bland annat mängden materia i universum. Ett vanligt missförstånd rörande Big Bang är att teorin beskriver en explosion i likhet med en bomb. Skillnaden mellan expansionen som Big Bang-teorin beskriver och en vanlig expansion är att den vanliga expansionen sker i ett befintligt rum medan universums expansion är en expansion av själva rummet i sig självt. Resultatet av den vanliga expansionen är sålunda att produkten av expansionen expanderar i ett i övrigt tomt utrymme. Däremot expanderar universum genom att avståndet mellan varje punkt på större avstånd i universum ökar med tiden. Tiden själv deltar inte i expansionen, ej heller din lokala måttstock. Skalan hos nära föremål blir därför konstant, vilket brukar förklaras med att gravitationens attraktion överväger på nära håll. Då rummet och tiden (rumtiden) skapades i och med Big Bang är frågor som "vad expanderar universum i?" eller "vad finns utanför universum?" meningslösa, då rumsliga begrepp, enligt teorin, inte är definierade på andra ställen än i universum. Också tidsbegreppet "före Big Bang", är av samma anledning meningslöst.

Big Bang definieras som singulariteten vid universums skapelse. Stephen Hawking har dock visat att en möjlighet (på grund av kvantmekaniska effekter) är att universum skapades utan någon singularitet det första ögonblicket. Istället skulle rumtiden bildat en slags avrundad geometri, ungefär på samma sätt som man inte finner någon spets på jordytan när man åker till nordpolen.

Den kosmiska bakgrundsstrålningen är ett av bevisen för att Big Bang-teorin är riktig. I mittenbilden syns Vintergatans strålning som ett bälte över bilden. På den nedre bilden har man kompenserat för Vintergatans strålning.

Observationer som stödjer Big Bang

Den kosmologiska modell som kallas Standardmodellen ger en mycket exakt beskrivning av en stor mängd kosmologiska observationer och experiment. Det tidigaste stödet kom genom Edwin Hubbles observation att mycket avlägsna galaxer avlägsnar sig från oss med en hastighet som är proportionell mot avståndet. På grund av universums expansion sker en rödförskjutning av avlägsna galaxers spektra som kan användas för att avståndsbestämma dem. (Denna rödförskjutning ska inte förväxlas med Dopplereffekten.) Detta förhållande kallas numera Hubbles lag.

Ett ytterligare starkt stöd för teorin kom genom Arno Penzias och Robert Wilsons upptäckt år 1964 av den så kallade kosmiska bakgrundstrålningen, som förutsagts av George Gamow redan 1948. Big Bang-teorin leder till en nästan homogen kosmisk bakgrundsstrålning vars spektrum är det för strålning från en svart kropp med en temperatur på 2,7 K. Teorin säger också att det ska förekomma mycket små fluktuationer i strålningens temperatur, vilka har sitt ursprung i kvantfluktuationer i densiteten i det tidiga universum. De relativt nya mätningarna av fluktuationer i bakgrundsstrålningen, som utförts av satellitexperimenten COBE och WMAP har bekräftat denna förutsägelse i detalj.

Det tredje klassiska stödet för Big Bang är de relativa förekomsterna av olika grundämnen i universum, vilket förklaras av teorin för Big Bang nukleosyntes.

Inte en utan flera?

En vanlig variant på Big Bang-teorin är att universum "pulserar" och genomgår upprepade "Big Bangs" varvid materien i universum praktiskt taget nyskapas med jämna mellanrum. Dessa modeller brukar kallas "cykliska universa" och förespråkas av bland andra Fridman, Gamow och Dicke. Andra forskare menar att problemen med ett cykliskt universa är behäftat med för många problem för att vara sannolikt. Ett problem är att förklara varför Universum utvidgas allt snabbare. Om Universum en gång kommer att dras ihop till en ny Big Bang borde utvidgningen minska efterhand för att till sist avta helt.^[2]

Ett arbete av Neil Turok^[3] 2006 har visat att ett sådant universum skulle kunna förklara vissa problem med den kosmologiska konstanten, som vid tiden för (en) Big Bang, enligt vissa teorier, skulle behöva vara uppemot 10¹⁰⁰ gånger större än de värden som verkar kunna mätas upp. En av konsekvenserna av Turoks arbeten är att universum skulle kunna vara minst 986 miljarder år gammalt, eventuellt till och med oändligt gammalt.

Se även

• Teorin om Inflation
• Kosmologi
• Trött ljus
• Olbers paradox

Litteratur

• Simon Singh, Big Bang (2005). ISBN 91-7343-020-X
• Steven Weinberg, De tre första minuterna (1977).

Referenser

1. ↑ Bonanos, A. Z.; Stanek, K. Z.; Kudritzki, R. P.; Macri, L.; Sasselov, D. D.; Kaluzny, J.; Bersier, D.; Bresolin, F.; Matheson, T.; Mochejska, B. J.; Przybilla, N.; Szentgyorgyi, A. H.; Tonry, J.; Torres, G. . "The First DIRECT Distance to a Detached Eclipsing Binary in M33". Astrophysics and Space Science (2006), Online First.
2. ↑ Big Bang, Simon Singh, ISBN 91-7343-132-X, sida 464.
3. ↑ Artikel om Turok och teorin i The Guardian

Externa länkar

• Rymdportalen.com - Big bang