ΤΟ ΣΥΜΠΑΝ ΜΕΤΑ ΤΗΝ ΕΚΡΗΞΗ

Η ΕΚΡΗΞΗ

ΛΙΓΟ ΠΡΙΝ ΤΗΝ ΕΚΡΗΞΗ

ΘΕΩΡΙΑ ΜΕΓΑΛΗΣ ΕΚΡΗΞΗΣ

Εισηγητής της θεωρίας υπήρξε ο Βέλγος Αββάς και αστρονόμος Ζορζ Λεμαίτρ. Ύστερα από τις διαπιστώσεις ότι:
· Οι λύσεις της Θεωρίας της σχετικότητας προέβλεπαν ως αρχή του Σύμπαντος μια μαθηματική ανωμαλία
· Εφ'όσον η εντροπία (το μέτρο της αταξίας) του σύμπαντος ολοένα και αυξάνει θα υπήρχε στιγμή στο παρελθόν με ελάχιστη εντροπία όπου η ύλη θα είχε την μέγιστη δυνατή πυκνότητα.
Με βάση αυτές της 2 παρατηρήσεις πρότεινε ως αρχή του σύμπαντος το αρχικό άτομο, όπου ολόκληρη η μάζα του Σύμπαντος είναι συγκεντρωμένη σε ένα και μοναδικό σημείο και ο χωρόχρονος δεν έχει ακόμα δημιουργηθεί. Το αρχικό άτομο εν καιρώ εξερράγη και από την ύλη που εκτοξεύτηκε δημιουργήθηκαν οι γαλαξίες και τα αστέρια.
Το 1948 ο Τζορτζ Γκάμοφ (George Gamov), Ρωσοαμερικάνος φυσικός, μελετώντας θεωρητικά την υπερβολικά πυκνή κατάσταση του αρχικού ατόμου συμπέρανε ότι:
· Το Ήλιο και τα άλλα ελαφρά χημικά στοιχεία πρέπει να δημιουργήθηκαν εντός τεσσάρων δευτερολέπτων
· Μια διάχυτη ισότροπη ακτινοβολία, απομεινάρι της μεγάλης έκρηξης, θα πρέπει να είναι ακόμα και σήμερα ανιχνεύσιμη.
ΔΙΑΣΤΟΛΗ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ
Το γνωστό και ως φαινόμενο της μετατόπισης προς το ερυθρό (redshift), η διαπίστωση δηλαδή ότι οι γαλαξίες απομακρύνονται μεταξύ τους, απόδειξη της κοινής εκκίνησης στο απώτατο παρελθόν.
Ακτινοβολία μικροκυμάτων
Το 1965 οι φυσικοί Άλλο Πενζίας (Allo Arno Penzias) και Ρόμπερτ Γουίλσον (Robert Woodrow Wilson) παρατήρησαν μια μικρού μήκους διάχυτη Ισότροπη ακτινοβολία, που ερχόταν δηλαδή ομοιόμορφα απ' όλες τις διευθύνσεις, θερμοκρασίας περίπου τριών βαθμών Κέλβιν, σαν αυτή που είχε προβλέψει ο Τζώρτζ Γκάμοφ 17 χρόνια νωρίτερα.
Κατανομή Γαλαξιών

Από την αρχή της διατύπωσης της θεωρίας της Μεγάλης έκρηξης διαπιστώθηκε ότι η πυκνότητα των γαλαξιών θα πρέπει να μειώνεται αυξανόμενης της ηλικίας του σύμπαντος. Το φαινόμενο απέδειξε ο αστροφυσικός Σερ Μάρτιν Ράιλ το 1974.

Μέχρι πρόσφατα η επιστήμη περιοριζόταν στην περιγραφή του τι συνέβη αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang), την «αυθόρμητη» έκρηξη, η οποία πριν από 12 ή 19 δισεκατομμύρια χρόνια γέννησε το σύνολο του γνωστού μας σύμπαντος.

Σήμερα οι επιστήμονες προσπαθούν να καταλάβουν τι υπήρχε πριν από αυτό το μεγαλειώδες γεγονός. Οι υποθέσεις είναι πολλές, όλες τους όμως αφήνουν ανοιχτό το ενδεχόμενο να υπήρξαν πολλές άλλες Μεγάλες Εκρήξεις πριν από εκείνη που δημιούργησε το γνωστό μας σύμπαν. Πολλές «γενέσεις» πρέπει να δημιούργησαν πολλά διαφορετικά σύμπαντα. Κάθε σύμπαν με τη δική του ιδιαίτερη φυσική πραγματικότητα: ένα σύμπαν που διαθέτει ύλη αλλά δεν μπορεί να αναπτύξει ζωή, κάποιο άλλο που δεν αποτελείται από ύλη αλλά μόνο από ακτινοβολία κ.ο.κ. Ωστόσο, η θεωρία των «πολλαπλών συμπάντων», που είναι τόσο δημοφιλής στους κοσμολόγους, παραμένει προϊόν λογικής αναγκαιότητας και όχι αυστηρών εμπειρικών επιχειρημάτων. Ίσως να υπάρχουν πράγματι και άλλα σύμπαντα, μπορεί μάλιστα να συμβαίνουν ανταλλαγές και αλληλεπιδράσεις ανάμεσα σε εκείνα και στο δικό μας. Όμως πρόκειται για μια ανεπιβεβαίωτη υπόθεση.

ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕΓΑΛΗΣ ΕΚΡΗΞΗΣ

Η Μεγάλη Έκρηξη



Αν και κανείς δεν ήταν παρών, για να παρακολουθήσει τη δημιουργία του Σύμπαντος, αν και οι συνθήκες της θερμοκρασίας αλλά και της πίεσης που επικρατούσαν τότε είναι αδύνατο να αναπαραχθούν στα εργαστήριά μας, οι θεωρητικές μελέτες έχουν επιτρέψει στους αστρονόμους και τους πυρηνικούς φυσικούς να προτείνουν μία αλληλουχία γεγονότων. Κανείς φυσικά δεν μπορεί να ξέρει τι υπήρχε πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη. Ο χρόνος και ο χώρος δεν είχαν οντότητα. Υπήρχε μόνο ο κοσμικός πυρήνας, ο αρχικός εκείνος σπόρος των απεριόριστων διαστάσεων, που περιέκλειε μέσα του το σπέρμα μιας ολόκληρης οικουμένης. Ο χρόνος και ο χώρος, όλα άρχισαν με τη "Μεγάλη Έκρηξη". Έτσι, δεν έχει κανένα νόημα να μιλάει κάποιος για γεγονότα που συνέβησαν πριν από την Ώρα Μηδέν, γιατί πριν από αυτή τη στιγμή δεν υπάρχει ροή του χρόνου. Θα ήταν σαν να ρωτούσαμε τι υπάρχει βόρεια από το Βόρειο Πόλο. Η Ώρα Μηδέν είναι η στιγμή της εκκίνησης, από την οποία προέρχονται τα πάντα.

Στη θύελλα της δημιουργίας υποατομικά σωματίδια, μιόνια, πιόνια, μεσόνια, αλληλοσυγκρούονται και εκτινάσσονται. Η ύλη εκμηδενίζει την αντιύλη, η αντιύλη καταστρέφει την ύλη, εκλύοντας τεράστια ποσά ενέργειας. Φωτόνια ενέργειας μετατρέπονται σε ύλη, ύλη σε ενέργεια, ενέργεια σε ύλη. Ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου μετά την Ώρα Μηδέν, η θερμοκρασία του Σύμπαντος έχει πέσει στους 100 δισεκατομμύρια βαθμούς Κελσίου και τα κουάρκ αρχίζουν να παγώνουν, ενωμένα μεταξύ τους σε ομάδες δύο ή τριών. Αυτή είναι η στιγμή της δημιουργίας όλων των πρωτονίων και ουδετερονίων που υφίστανται σήμερα. Κάθε σωμάτιο της ύλης που βλέπουμε γύρω μας προέρχεται από εκείνο το πρώτο χιλιοστό του δευτερολέπτου.

Ένα δευτερόλεπτο μετά την Ώρα Μηδέν, το Σύμπαν αποτελείται από έναν ωκεανό ατομικών σωματιδίων, κατάσταση που συνεχίζεται για τρία ακόμη λεπτά. Αμέσως μετά, και καθώς η θερμοκρασία του Σύμπαντος έχει πέσει στο ένα δισεκατομμύριο βαθμούς Κελσίου, τα πρωτόνια και τα νετρόνια αρχίζουν να ενώνονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας τους πυρήνες του υδρογόνου, αλλά η θερμοκρασία είναι ακόμη πολύ υψηλή για τη δημιουργία ατόμων. Στη διάρκεια των πρώτων 15 λεπτών της δημιουργίας το Σύμπαν μεγάλωσε κατά 30 φορές, ενώ την ίδια χρονική περίοδο δημιουργήθηκε όλο το υδρογόνο που υπάρχει σήμερα σε αυτό, καθώς και όλο το πρωταρχικό ήλιο. Έκτοτε, οποιαδήποτε πυρηνοσύνθεση (δημιουργία δηλαδή χημικών στοιχείων), γίνεται μόνο στο εσωτερικό των άστρων και στις εκρήξεις των σουπερνόβα. Σε είκοσι λεπτά η ενέργεια εξακολουθούσε να υπερισχύει της ύλης στο ταχύτατα διαστελλόμενο Σύμπαν. Και όταν η θερμοκρασία ελαττώθηκε στους 3.000 βαθμούς Κελσίου, τα πρωτόνια μπόρεσαν να συλλάβουν ηλεκτρόνια, σχηματίζοντας έτσι τα άτομα του υδρογόνου. Τώρα επιτέλους η ύλη επικρατεί στο νέο Σύμπαν,σχηματίζοντας μάζες αερίων που ονομάστηκαν "φωτογαλαξίες".

Τελικά, μέσα σ` αυτούς τους φωτογαλαξίες τα νέφη υδρογόνου συνεχίζουν τη σύμπτυξή τους, έως ότου δισεκατομμύρια άστρα λαμπυρίζουν σε δισεκατομμύρια γαλαξίες. Και έτσι σε δύο δισεκατομμύρια χρόνια, οι γαλαξίες συνδέονται σε σμήνη που ακόμη και σήμερα φαίνονται να είναι προσκολλημένα στο εξωτερικό της επιφάνειας κοσμικών "φυσαλίδων", απολειφάδια μιας εποχής, όταν το Σύμπαν ήταν ακόμη "μωρό".

Αν ανατρέξουμε λοιπόν με μία συνοπτική ματιά στα πρώτα στάδια της εξέλιξης του Σύμπαντος, θα διαπιστώσουμε σχεδόν άμεσα ότι ο σημαντικότερος παράγοντας στην εξέλιξή του αυτή είναι το γεγονός ότι η θερμοκρασία του συνεχώς ελαττωνόταν, καθώς το Σύμπαν διαρκώς διεστέλλετο. Η ψύξη του Σύμπαντος στα πρώτα εκείνα στάδια της γένεσης μπορεί να αποδοθεί περιληπτικά ως εξής: μία στιγμή μετά τη "Μεγάλη Έκρηξη" όλη η ύλη και η ενέργεια του Σύμπαντος βρισκόταν σε μία θερμοκρασία 100 δισεκατομμυρίων βαθμών Κελσίου. Ένα δευτερόλεπτο μετά την "έκρηξη" η θερμοκρασία είχε πέσει στους δέκα δισεκατομμύρια βαθμούς.

Γύρω στα δύο λεπτά είχε πέσει στο ένα δισεκατομμύριο βαθμούς, ενώ 300.000 χρόνια αργότερα η θερμοκρασία του νεαρού ακόμη Σύμπαντος δεν υπερέβαινε τους 3.000 βαθμούς Κελσίου που είναι δύο δεκάδες περίπου φορές μεγαλύτερη από τη θερμοκρασία που χρειάζεται ο ηλεκτρικός σας φούρνος, για να ψήσει τα παϊδάκια ενός αρνιού. Αφού λοιπόν η ύλη συμπεριφέρεται διαφορετικά σε διαφορετικές θερμοκρασίες, δεν είναι λοιπόν καθόλου παράξενο που το Σύμπαν είχε διαφορετική μορφή στα διαφορετικά στάδια της εξέλιξής του. Στη διάρκεια των πρώτων δέκα περίπου λεπτών της δημιουργίας, το Σύμπαν μεγάλωσε εκθετικά, ενώ την ίδια χρονική περίοδο δημιουργήθηκαν οι πυρήνες όλου του υδρογόνου που υπάρχει σήμερα σε αυτό, καθώς και οι πυρήνες όλου του πρωταρχικού ηλίου. Η κατάσταση της ύλης στο νεoγέννητο Σύμπαν είχε παρόμοια μορφή με την κατάσταση που επικρατεί και σήμερα ακόμη στην καρδιά των άστρων και ονομάζεται πλάσμα. Το πλάσμα δηλαδή είναι μία τέταρτη κατάσταση της ύλης, διαφορετική από τις άλλες τρεις των αερίων, των υγρών και των στερεών.

Στην αρχή λοιπόν της Εποχής των Φωτονίων η ακτινοβολία που υπήρχε στο Σύμπαν αποτελείτο κυρίως από φωτόνια υψηλής ενέργειας με τη μορφή ακτίνων γάμα. Η ακτινοβολία αυτή δημιουργείται ακόμη και σήμερα στην καρδιά των άστρων, αλλά χρειάζεται χιλιάδες χρόνια, για να φτάσει μέχρι την επιφάνειά τους. Έτσι, η ακτινοβολία γάμα που παράγεται στην καρδιά του Ήλιου μας, για παράδειγμα, μέχρι να φτάσει στην επιφάνειά του, συγκρούεται συνεχώς με τα σωματίδια που υπάρχουν στο εσωτερικό του, με αποτέλεσμα σιγά-σιγά να χάσει ένα μεγάλο τμήμα της ενέργειας που έχει και έτσι ύστερα από χιλιάδες χρόνια φτάνει στην επιφάνεια με τη μορφή ορατής ακτινοβολίας. Διαφορετικά δεν θα μπορούσαμε να δούμε καν τον Ήλιο.