big bang

Satellitten WMAP måler lige nu (2003) variationer på
tusindedele grader i den kosmiske mikrobølgestråling,
billedet viser dette.
Variationerne er det tidligste tegn på, at Universet
er begyndt at blive forskelligt fra sted til sted.
Forskelle, der senere blev til galaksehobe
og store tomrum imellem dem.

Big Bang Erling Poulsen. Kosmologien er læren om universet som helhed dets struktur og udvikling. Den grundliggende iagttagelse indenfor moderne kosmologi var at galakserne fjernede sig fra os, og at det skete med hastigheder der voksede med deres afstand. Det er indlysende, at det betyder at de så må have været meget tættere på hinanden engang i fortiden. Ved at regne på universets udvidelse kommer man til at alt stof var samlet samme sted for 10-20 mia. år siden. Jo mindre plads universets energi havde, jo varmere var det, det tidlige univers var mange milliarder af grader varmt.
I slutningen af 1960'erne blev opdaget, at vi modtager en intens mikrobølgestråling fra alle retninger. Senere har det vist sig at denne stråling svarer til, at rummet har en temperatur på ca. 3° over det absolute nulpunkt¹⁾. Strålingen må stamme fra en tid hvor afstandene i universet var 1000 gange mindre end i dag og hvor temperaturen derfor var 1000 gange højere. For netop da universets temperatur kom ned under 3000° blev det gennemsigtigt, før var det fyldt med elektrisk ladede partikler, som vekselvirkede stærkt med strålingen.

Det er de varme omstændigheder, og udvidelsen der har givet betegnelsen "Big Bang" til de tidligste tider. Det var ingen egentlig eksplosion²⁾, det var en pludselig dannelse af stof, rum, tid og naturlove. Grunden til dannelsen kendes ikke, og debatteres ivrigt mellem naturvidenskabsmænd, men en egentlig skaber er der dog ikke fundet spor af (hvem skulle i givet fald have skabt skaberen?).
Om den første brøkdel af første sekund af Universets historie kan fysikerne ikke sige meget, energitætheden var større end ved de voldsommeste eksperimenter, der er udført her på Jorden, og derfor kendes fysikken ikke (der findes selvfølgelig flere teorier). Men da temperaturen efter et sekund var dalet til ca. 10 mia. °C dannedes protoner, neutroner og elektroner³⁾.
Efter et par minutter var temperaturen ca. 1 mia. °C og protoner og neutroner kunne klistre sammen til atomkerner, der dannedes tunge brintkerner og heliumkerner, de overskydende protoner er almindelige brintkerner. Nu gik nogle hundrede tusind år hvor temperaturen yderligere faldt og først da den var 3000° kunne atomkernerne indfange elektronerne og danne neutrale atomer. Her stammer mikrobølgestrålingen fra.

Der gik nu 100-400 millioner år hvor temperaturen yderligere faldt og universet udvidede sig, og først da begyndte dannelsen af galakser og stjerner. Nyere målinger tyder på at stjernedannelsen var meget stor i universets barndom.
Om universet vil blive ved med at udvide sig eller ej vides ikke, det afhænger af gennemsnitstætheden, som ikke kendes nøjagtigt, er den tilstrækkelig høj vil universets egen masse stoppe udvidelsen og forvandle fremtiden til et stort og varmt sammenfald.

Konklutioner på grundlag af billedet øverst på siden:

Universet er fladt
Det består af 4,4%±0,4% almindeligt stof, 23%±4% mørkt stof (partikler som ikke kendes men formodes at eksistere) og 73%±4% mørk energi (som accelererer Universets udvidelse, men som ingen har fjerneste idé om hvad er)
Det mørke stof er "koldt" dvs. partiklerne bevæger sig relativt langsomt
Universet er 13,7±0,2 mia. år gammelt
Hubble konstanten er 71±4 km/sek/Mpc
De første stjerner blev dannet da Universet var 100 til 400 mio. år gammelt

Kosmologi

¹⁾Temperaturen er et mål for molekylerne i stoffets gennemsnitshastighed. Da der findes en mindstehastighed (0 km/timen), må der også være en mindstetemperatur, "det absolute nulpunkt", som svarer til - 273,15° Celsius.

²⁾Det er kun tilsyneladende galakserne fjerner sig fra hinanden, i virkeligheden er det rummet der udvider sig, galakserne ligger stort set stille.

³⁾Disse partikler kaldes elementarpartikler, fordi de opfattes som universets byggesten. Man opdagede dog i 1960'erne at protoner og neutroner består af de endnu mindre quarker.