Universum on täis miljardeid galaktikaid ja triljoneid tähti koos peaaegu loendamatute arvu planeetide, kuude, asteroidide, komeetide ning tolmu- ja gaasipilvedega - kõik tiirutavad kosmose avaruses.
Kuid kui läheneda, siis mis on nende taevakehade ehitusplokid ja kust need tulid?
Vesinik on kõige levinum element, mida universumis leidub, millele järgneb heelium; koos moodustavad nad peaaegu kõik tavalised ained. Kuid see moodustab ainult pisikese osa universumist - umbes 5%. Kõik ülejäänu on tehtud asjadest, mida pole näha ja mida saab tuvastada ainult kaudselt.
Enamasti vesinik
Kõik algas suure pauguga, umbes 13,8 miljardit aastat tagasi, kui ülikõva ja tihedalt pakitud aine äkitselt ja kiiresti laienes kõikides suundades. Millisekundit hiljem oli vastsündinud universum neutronite, prootonite, elektronide, footonite ja muude subatomaatiliste osakeste mass, mis kees NASA andmetel umbes 100 miljardit kraadi Kelvinis.
Iga pisike aine, mis moodustab kõik perioodilise tabeli teadaolevad elemendid - ja kõik universumi objektid, alates mustadest aukudest kuni massiivsete tähtedeni kuni kosmose tolmu täppideni - loodi Suure Paugu ajal, ütles astronoomiaprofessor Neta Bahcall. New Jersey Princetoni ülikooli astrofüüsikaliste teaduste osakonnas.
"Me ei tea isegi füüsikaseadusi, mis oleksid eksisteerinud nii kuumas ja tihedas keskkonnas," rääkis Bahcall Live Science'ile.
Umbes 100 sekundit pärast Suurt Pauku langes temperatuur endiselt püsivalt miljardi Kelvini kraadini. Ligikaudu 380 000 aastat hiljem oli universum piisavalt jahtunud, et prootonid ja neutronid saaksid kokku ja moodustaksid liitiumi, heeliumi ja vesiniku isotoobi deuteeriumi, samal ajal kui vabad elektronid jäid neutraalsete aatomite moodustamiseks lõksu.
Kuna varases universumis oli nii palju prootone, mis tõmbasid ümber, sai vesinik - kõige kergem element, millel oli ainult üks prooton ja üks neutron - kõige rikkalikum element, moodustades ligi 95% protsenti universumi aatomitest. NASA andmetel on heelium ligi 5% universumi aatomitest. Siis, umbes 200 miljonit aastat pärast Suurt Pauku, moodustasid ja tootid esimesed tähed ülejäänud elemendid, mis moodustavad murdosa ülejäänud 1% -st kogu universumi tavalisest ainest.
Nähtamatud osakesed
Suure Paugu ajal loodi midagi muud: tumeaine. "Kuid me ei saa öelda, mis vormis see toimus, kuna me pole neid osakesi tuvastanud," rääkis Bahcall Live Science'ile.
Tumedat ainet ei saa veel otseselt vaadelda - kuid selle sõrmejäljed säilivad universumi esimeses valguses ehk kosmilises mikrolaine taustkiirguses (CMB) väikeste kiirguse kõikumistena, ütles Bahcall. Teadlased pakkusid tumeaine olemasolu esmakordselt välja 1930ndatel, teoreetiliselt, et tumeda aine nähtamatu tõmme peab olema see, mis hoiab koos kiiresti liikuvaid galaktikaparve. Aastakümneid hiljem, 1970. aastatel, leidis Ameerika astronoom Vera Rubin tähtede oodatust kiiremas pöörlemiskiiruses tumedama aine kohta kaudseid tõendeid.
Rubini leidude põhjal arvutasid astrofüüsikud, et tume aine - ehkki seda ei olnud võimalik näha ega mõõta - peab moodustama olulise osa universumist. Kuid umbes 20 aastat tagasi avastasid teadlased, et universum hoiab midagi veelgi võõramat kui tume aine; tume energia, mida arvatakse olevat oluliselt rikkalikum kui mateeria või tume aine.
Vastupandamatu jõud
Tume energia avastus leidis aset seetõttu, et teadlased mõtlesid, kas universumis on piisavalt tumedat ainet, et põhjustada paisumist, et see pritsiks välja või pööraks vastupidist suunda, põhjustades universumi enda sisse varisemist.
Vaata ja vaata, kui teadlaste meeskond 1990ndate lõpus seda uuris, leidsid nad, et universum mitte ainult ei varise iseenesest, vaid laieneb ka üha kiiremini väljapoole. Rühm leidis, et tundmatu jõud - dubleeritud tumedaks energiaks - surub kosmose ilmse tühjuse vastu universumit ja kiirendas selle hoogu; teadlaste leiud teenisid füüsikud Adam Riess, Brian Schmidt ja Saul Perlmutter 2011. aastal Nobeli füüsikapreemia.
Universumi kiireneva paisumiskiiruse selgitamiseks vajaliku jõu mudelid näitavad, et tume energia peab moodustama 70–75% universumist. Vahepeal moodustab tume aine umbes 20% kuni 25%, samas kui nn tavaline aine - see, mida me tegelikult näeme - moodustab hinnanguliselt vähem kui 5% universumist, ütles Bahcall.
Arvestades, et tume energia moodustab umbes kolmveerand universumist, on selle mõistmine teadlaste jaoks vaieldamatult suurim väljakutse, ütles astrofüüsik Mario Livio, Marylandi osariigis Baltimore'is asuva Johns Hopkinsi ülikooli kosmoseteleskoobi teadusinstituudiga Live Science'i sõsarsait Space.com 2018. aastal.
"Kuigi tume energia pole varem universumi evolutsioonis tohutut rolli mänginud, mängib see tulevikus evolutsioonis domineerivat rolli," ütles Livio. "Universumi saatus sõltub tumeda energia olemusest."
