Big Bang – urexplosionen

Redaktör: Cecilia Aarnio. Efter Ari Brozinskis artikel Big Bang – alkuräjähdys.

Varför finns vi till?

Har du någonsin blickat upp mot skyn och undrat var allting egentligen har sin början? Eller har du någon gång funderat på hur jordklotet, eller kanske det finländska landskapet, har utformats? För att få svar på liknande frågor bör vi göra en resa tillbaka i tiden, ända till Big Bang och universumets uppkomst. Endast genom att förstå processerna bakom världsalltets början, kan vi reda ut vilka processer som har format och fortsätter att forma vår planet, jorden.

Tiden före Big Bang

Fastän det kanske känns som om universumet har funnits till i all evighet, har det faktiskt funnits en tid då ingen egentlig tid existerade, för att inte tala om jordklotet, solen, universumet eller andra omständigheter som vi känner till idag. Inte ens atomerna, som bygger upp all materia, fanns till under denna period. Detta tidlösa förstadium till allt som existerar idag, anses enligt vissa teorier ha bestått av en oerhört het och tät punkt, en s.k. gravitationell singularitet.

Big Bang

Världsalltets eller universumets existens började i samband med att den extremt heta och täta punkten exploderade, för uppskattningsvis 13, 7 miljarder år sedan. I början av den första minuten (10 – 43 sekunder) var universumet mindre än ett knappnålshuvud.  Den obetydliga storleken var emellertid ett väldigt snabbt övergående fenomen, strax efter dess tillkomst började universum expandera med en väldig hastighet. Denna expansion uppskattas hålla på än idag.

Naturkrafternas separation

Redan under den första sekunden i universumets historia hann mycket hända. En av de mest betydelsefulla händelserna var när de grundläggande naturkrafterna separerade från varandra.

Naturkrafterna var till en början förenade i en enhetlig superkraft som omfattade gravitationen, elektromagnetismen samt växelverkan hos starka och svaga krafter. I samband med att universumet fortsatte att expandera, växte de första materiernas massor, vilket bidrog till att tunga element så småningom började separera ifrån lätta element. Detta orsakade att gravitationen avskiljdes från de andra fundamentala krafterna och bildade en egen kraft.

De fyra naturkrafterna och deras verksamhetsområden:

1. Gravitationen eller tyngdkraften upprätthåller solsystemens och galaxernas positioner i universumet. Tack vare tyngdkraften uppehålls bland annat jordens avstånd till solen. Tyngdkraften bidrar också till att vattnet, livet och atmosfären hålls förankrade till jordklotet.
2. Elektromagnetism sker mellan elektriskt laddade partiklar och ger upphov till ljus, magnetism samt elektricitet.
3. Stark växelverkan binder exempelvis neutroner till protoner i atomernas kärnor.
4. Svag växelverkan alstrar exempelvis sönderfall hos radioaktiva grundämnen.

Från några sekunder till flera miljarder år

Sedan dess uppkomst har universumet genomgått perioder med såväl snabb som långsam utveckling. Endast en sekund efter urexplosionen Big Bang hade en rad olika grundämnen bildats. Detta skedde genom att de första protonerna, neutronerna och elektronerna bildade atomer, som vidare arrangerades enligt olika mönster (atomgitter) och bildade grundämnen. Däremot dröjde det över 400 miljoner år förrän de första stjärnorna bilades, och över en miljard år förrän de första galaxerna formades. Bilden nedan baserar sig på information om universumets utveckling, samlad av rymdsonden WMAP (Wilkinson Microwave Anistropy Probe).

Källor

Gasperini, M. & Veneziano, G. 2003: Physics Reports 373: 1-212.

Goldsmith, D. ja Owen, T. 2002:The Search for Life in the Universe, 3rd ed. University Science Books. USA.

Lopresto, J. 1990: The Big Bang in Conversation: Understanding the Big Bang. The Astronomy Quarterly 7: 87-94.

Press, F., Siever, R., Grotzinger, J. ja Jordan, T.H. 2003: Understanding Earth, 4th ed. W.H. Freeman and Company. USA.

Trevors, J. T. 2006: The Big Bang, Superstring Theory and the origin of life on the Earth. Theory in Biosciences 124: 403-412.