För 13,8 miljarder år sedan var universum en singularitet - rymden oändligt komprimerad av högt tryck. Men på mindre än en bråkdel av en miljarddels sekund expanderade denna lilla prick till en otrolig storlek. Vårt universums klassiska historia har en början, ett mitten och ett slut. Så, enligt den allmänna relativitetsteorin (GR) av Albert Einstein, bör utvidgningen av universum avta med tiden. Men verkligheten målar en helt annan bild: universum fortsätter att växa snabbare och snabbare. Forskare tror att orsaken till denna skillnad är mystisk mörk energi, men det är möjligt att vår förståelse av universum och dess utveckling måste revideras.
Det finns många antaganden om hur vårt universum har sitt ursprung och varför det finns.
Hur började allt och kan det vara annorlunda?
Universum började expandera omedelbart efter Big Bang. Expansionshastigheten i det tidiga stadiet av dess utveckling - denna process kallas kosmologisk inflation - var mycket snabbare än efter slutet av inflationen. Så gradvis expanderade universum och kyldes, men bara med en bråkdel av den ursprungliga hastigheten. Under de kommande 380 000 åren var universum så tätt att rymden var en ogenomskinlig, superhett plasma av spridda partiklar. När universum kyldes tillräckligt för att de första väteatomerna skulle bildas, blev det genomskinligt för ljus att passera genom. Då utbröt strålning i alla riktningar och universum var på väg att bli det vi ser det idag - tomt utrymme som växlar med klumpar av gas och damm, stjärnor, galaxer, svarta hål och andra former av materia och energi. Till sist,enligt vissa modeller kommer alla klumpar av materia att spridas så långt ifrån varandra att de gradvis kommer att försvinna. Universumet blir en kall, homogen soppa av isolerade fotoner. Men vad händer om Big Bang inte var början på allt?
Big Bang-teorin är så allmänt accepterad att man ibland kan glömma att detta bara är en teori som har brister. Det är av denna anledning som forskare erbjuder olika alternativ för utveckling av händelser. Till exempel har det föreslagits att Big Bang kan ha varit mer ett "Big Bounce" - en vändpunkt i den pågående cykeln av sammandragning och expansion av universum. Ett annat antagande är att Big Bang blev en reflektionspunkt när spegelbilden av vårt universum expanderar bortom den "andra sidan", där antimateria ersätter materien, och själva tiden flyter i motsatt riktning. Enligt det tredje antagandet är Big Bang en övergångspunkt i universum som alltid har existerat och kommer att fortsätta att expandera på obestämd tid. Alla dessa teorier ligger utanför den vanliga kosmologin,men de fann alla stöd bland respekterade forskare. Det växande antalet nya, konkurrerande teorier tyder på att det kan vara dags att ompröva det faktum att Big Bang markerar början på rum och tid.
Universumet vi för närvarande ser består av kluster av gas och damm, stjärnor, svarta hål och galaxer.
Kampanjvideo:
Tänk om Big Bang inte riktigt skulle hända?
I akademiska kretsar har idén flera gånger uttryckts att Big Bang … inte fanns. Så Eric Lerner, författaren till boken med samma namn, som han skrev tillbaka 1992, presenterade resultaten av studien, enligt vilken enligt publikationen Invers finns det en skillnad mellan Big Bang-teorin och de observerade faktauppgifterna. "För utvecklingen av kosmologin är det nödvändigt att överge huvudhypotesen om Big Bang," - sade i ett uttalande Lerner. "Den verkliga krisen inom kosmologin är att det aldrig fanns en Big Bang."
Vi pratar om inkonsekvensen av bevis för förekomsten av litium i rymden, som astronomer, enligt Lerner, länge har varit kända. Forskare tror idag att de exakta mängderna helium, deuterium och litium producerades genom fusionsreaktioner i ett tätt, mycket hett moln av kemiska element som dök upp efter Big Bang. Lerner, som har spenderat decennier i att observera sådana reaktioner i detalj, säger dock att hans och andra forskares resultat inte sammanfaller med långvariga teorier baserade på observationer av äldre stjärnor. Han fann att mindre än hälften av helium och mindre än en tiondel litium observeras i gamla stjärnor än förutsagt av Big Bang-nukleosyntesteorin, enligt vilken en fjärdedel av universumets hela massa är helium. Lerner är övertygad om att varken litium eller helium skapades innan de första stjärnorna dök upp i vår galax.
Kan vårt universum ha uppstått från ingenting?
Men inte alla forskare håller med om Lerners teori. Enligt Vae Perumyan, professor i astronomi vid University of South California, citerar Lerner sällan peer-reviewade artiklar, och många av hans argument håller inte vatten. Exempelvis anser Perumian att den kosmiska bakgrundsstrålningen (eller relikstrålningen) i mikrovågsugn, som indikerar strålning från Big Bang, är en pelare i den kosmologiska teorin, som Lerner inte kan bestrida. Dessutom, om det fanns så allvarliga brister i Big Bang-teorin, skulle Lerner inte ha varit den enda kritiken av denna teori.
Men Lerner är inte ensam. Nobelpristagaren kosmolog James Peebles anser att det är nödvändigt att sluta kalla de universums tidigaste ögonblick "Big Bang". Enligt Agence France-Presse anser Peebles att det inte finns något bra sätt att kontrollera om en händelse som Big Bang verkligen ägde rum - kosmologer har bevis på snabb utvidgning utåt, men ingenting är mer diskret än en enkel punkt som exploderade för att skapa allt i Universum. Peebles har inget alternativ till Big Bang-teorin, men han är övertygad om att forskare utan tillräcklig information inte bör anta att den praktiska hypotesen är korrekt. Samtidigt medger forskaren att Big Bang fungerar bra i frånvaro av ett bättre sätt att beskriva universums början. I sina beräkningar följer Peebles också den allmänt accepterade teorin, även om han verkligen inte gillar den.
The Big Bounce: Kan universum utvidgas oändligt?
Den vanligaste Big Bounce-hypotesen inom akademin är förankrad i missnöje med idén om kosmologisk inflation. Kosmisk mikrovågsbakgrundsstrålning har varit en grundläggande faktor i alla modeller av universum sedan den först upptäcktes 1965. Dessutom är CMB den viktigaste källan till information om hur det tidiga universumet såg ut och samtidigt ett mysterium för fysiker. Faktum är att relikstrålningen ser densamma ut även i regioner som det verkar aldrig kunde interagera med varandra i hela universums historia.
Ärren som lämnades av Big Bang i den svaga relikstrålningen som genomsyrar hela kosmos ger ledtrådar om hur det tidiga universumet såg ut.
Enligt Big Bounce-hypotesen kommer universum att expandera tills det sjunker till en oändlig punkt - en cykel som varar för evigt. År 2007 framförde Martin Bodjald, en fysiker vid University of Pennsylvania, baserad på Einsteins modell, teorin om Loop kvantgravititet - ett fält av kvantfysik som beskriver de extremt höga energier som dominerade det tidiga universum. Forskarna drog således slutsatsen att universum inte uppstod från ingenting och kommer inte att expandera på obestämd tid. Men Bozhawalds forskning visar att det hypotetiska tidigare universum inte var exakt samma som vårt. Sammantaget överensstämmer Big Rebound-hypotesen med Big Bang-bilden av ett hett, tätt universum som började för 13,8 miljarder år sedan och började expandera och svalna. Men istället förför att bli början på rymden och tiden var big bang ögonblicket för övergången till universum från en tidigare existensfas, under vilken rymden samlades.
Men kritiker anser att det finns lite bevis för att stödja denna teori. Till exempel skrev Peter Voight, en matematiker vid Columbia University, på sin blogg Inte ens fel: "För att betraktas som en legitim teori måste sådana påståenden stödjas av bevis."
Söker svar: Alla vägar leder till mörk energi
Utifrån det faktum att den allmänt accepterade teorin om universums utseende och utveckling är Big Bang-teorin, försöker forskare att hitta ett svar på frågan om varför universum expanderar med acceleration.
Mörk materia och mörk energi är förmodligen nycklarna till att förstå vårt universum.
När forskarna analyserade rörelserna för stjärnor och galaxer drog de slutsatsen att det fanns osynliga partiklar, som de kallade mörk materia. Och den ständiga accelerationen av expansionen av universum (Hubble-konstanten) antydde att det orsakades av ett visst fenomen, som forskarna kallade mörk energi. Mörk energi och mörk materia är de viktigaste vetenskapliga mysterierna i vår tid, så forskare från den internationella gruppen för att studera mörk energi (DES) letar efter svar. DES startade 2004 och har för närvarande 400 forskare från 26 olika vetenskapliga institutioner i sju länder som deltar i projektet. Forskare söker efter mörk energi med den mest känsliga astronomiska digitalkameran med en upplösning på 570 megapixlar. Kameran är monterad på Viktor Blanco-teleskopet vid Cerro Toledo-observatoriet i de chilenska Anderna. Det är en slags skalpell utrustad med fem linser.
Forskare anser att svar på grundläggande frågor om hur universum blev och hur mörk materia och mörk energi är ska bjudas fram för allmänheten på cirka fem år. DES strävar efter att analysera 100 000 galaxer som är upp till 8 miljarder ljusår bort. Eftersom mörk energi inte kan ses, mäter forskare Hubble-konstanten för att avgöra exakt om mörk energi finns och vad den är gjord av. På ett eller annat sätt måste vi bara vänta på resultaten från ett internationellt forskargrupps arbete och göra antaganden om vad vårt universum är.
Lyubov Sokovikova