Veliki prasak i porijeklo svega

Kako je započeo svemir? To su pitanje znanstvenici i filozofi razmišljali kroz povijest dok su gledali zvjezdano nebo iznad. Zadatak je astronomije i astrofizike da daju odgovor. Međutim, nije ga lako riješiti.

Prva veća svjetlucanja odgovora došla su s neba 1964. godine. Tada su astronomi Arno Penzias i Robert Wilson otkrili mikrotalasni signal pokopan u podacima koje su uzimali kako bi tražili signale odbačene sa satelita Echo. Tada su pretpostavili da se radi o jednostavno neželjenoj buci i pokušali su filtrirati signal.

Međutim, ispada da ono što su otkrili potječe iz vremena nedugo nakon početka svemira. Iako to tada nisu znali, otkrili su Kozmička mikrovalna pozadina (CMB). CMB je predviđala teorija nazvana Veliki prasak, koja je sugerirala da svemir započinje kao gusta točka u svemiru i odjednom se širi prema van. Otkriće njih dvojice bilo je prvi dokaz tog iskonskog događaja.

Što je započelo rađanje svemira? U skladu s fizikom, svemir je nastao iz singularnosti - izraza koji fizičari koriste da opišu područja prostora koja prkose zakonima fizike. Oni znaju vrlo malo o posebnostima, ali poznato je da takvi krajevi postoje u jezgrama Crne rupe. To je regija u kojoj se sva masa progutala crnom rupom stisne u sićušnu točku, beskonačno masivnu, ali i vrlo, vrlo malu. Zamislite kako se Zemljani stapaju u nešto veličine tačke. Pojedinačnost bi bila manja.

To ne znači da je svemir počeo kao crna rupa. Takva pretpostavka postavila bi pitanje nečeg postojećeg prije Veliki prasak, koji prilično prigovara. Po definiciji ništa nije postojalo prije početka, ali ta činjenica stvara više pitanja nego odgovora. Na primjer, ako ništa prije nije postojalo prije Velikog praska, što je uzrokovalo da se singularnost stvori u prvom redu? To je "gotcha" pitanje koje astrofizičari još uvijek pokušavaju razumjeti.

Međutim, nakon što je stvorena singularnost (ma kako se to dogodilo), fizičari imaju dobru predodžbu o tome što se dogodilo sljedeće. Svemir je bio u vrućem, gustom stanju i počeo se širiti procesom zvanim inflacija. Prešlo je iz vrlo malog i vrlo gustog, u vrlo vruće stanje. Zatim se ohladilo kako se širi. Taj se postupak sada naziva Veliki prasak, izraz koji je prvi put smislio Sir Fred Hoyle tijekom radio-emisije Britanske radiodifuzne korporacije (BBC) 1950. godine.

Iako izraz podrazumijeva neku vrstu eksplozije, stvarno nije bilo ni pucanja ni praska. Bilo je to zaista brzo širenje prostora i vremena. Mislite na to kao napuhavanje balona: kako netko puše zrak, tako se i vanjska strana balona širi prema van.

Vrlo rani svemir (u vrijeme nekoliko djelića sekunde nakon početka Velikog praska) nije bio vezan zakonima fizike kakvi ih danas poznajemo. Dakle, nitko ne može sa velikom točnošću predvidjeti kako je izgledao svemir u to vrijeme. Ipak, znanstvenici imati bili u stanju konstruirati približan prikaz razvoja svemira.

Prvo, dječji svemir u početku je bio tako vruć i gust da je čak elementarne čestice poput protona i neutrona nije moglo postojati. Umjesto toga, različite vrste stvar (zvani materija i anti-materija) sudarali su se zajedno, stvarajući čistu energiju. Kako se svemir tijekom prvih nekoliko minuta počeo hladiti, protoni i neutroni počeli su se formirati. Polako su se protoni, neutroni i elektroni udružili u obliku vodika i male količine helija. Tijekom milijardi godina koje su uslijedile, zvijezde, planete i galaksije formirale su se za stvaranje trenutnog svemira.

Dakle, natrag Penziasu i Wilsonu te CMB-u. Ono što su pronašli (i za što su osvojili a Nobelova nagrada), često se opisuje kao "odjek" Velikog praska. Iza sebe je ostavila potpis, baš kao što odjek koji se čuje u kanjonu predstavlja „potpis“ izvornog zvuka. Razlika je u tome što je umjesto zvučnog odjeka, trag Velikog praska topli potpis u cijelom prostoru. Taj potpis su posebno proučavali svemirski brodovi Cosmic Background Explorer (COBE) i Wilkinson mikrovalna anizotropna sonda (WMAP). Njihovi podaci pružaju najjasniji dokaz kozmičkog događaja rođenja.

Dok Veliki prasak teorija je najprihvaćeniji model koji objašnjava podrijetlo svemira i podržavaju ga svi Dokazi o opservaciji postoje i drugi modeli koji koriste iste dokaze da bi rekli nešto drugačije priča.

Neki teoretičari tvrde da se teorija Velikog praska temelji na lažnoj premisi - da je svemir izgrađen na sve većem prostoru-vremenu. Oni sugeriraju statički svemir, što je prvotno predviđala Einsteinova teorija opća relativnost. Einsteinova teorija tek je kasnije izmijenjena kako bi se prilagodila načinu na koji se čini da se svemir širi. Ekspanzija je veliki dio priče, pogotovo jer uključuje postojanje tamna energija. Konačno, čini se da ponovno izračunavanje svemira podržava teoriju događaja Velikog praska.

Iako je naše razumijevanje stvarnih događaja još uvijek nepotpuno, CMB podaci pomažu oblikovanju teorija koje objašnjavaju rođenje kosmosa. Bez Velikog praska, ne bi mogle postojati zvijezde, galaksije, planete ili život.

• Veliki prasak je ime dano događajem rođenja u svemiru.
• Smatra se da se Veliki prasak dogodio kada je nešto potaknulo širenje malene singularnosti, prije otprilike 13,8 milijardi godina.
• Svjetlost ubrzo nakon Velikog praska može se otkriti kao kozmičko mikrovalno zračenje (CMB). Predstavlja svjetlost iz vremena kada se svemir novorođenčeta osvjetljavao nekih 380.000 godina nakon što se dogodio Veliki prasak.

• "Veliki prasak." NASA, NASA, www.nasa.gov/subject/6890/the-big-bang/.
• NASA, NASA, science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-powered-the-big-bang.
• "Podrijetlo svemira." National Geographic, National Geographic, 24. travnja. 2017, www.nationalgeographic.com/science/space/universe/origins-of-the-universe/.

Ažurirao i uredio Carolyn Collins Petersen.