Hoe De Big Crunch Theory Werkt

{h1}

In de big crunch-theorie zal het universum stoppen met expanderen en beginnen te krimpen. Lees over de grote crunch en wat het betekent voor jou en het universum.

- We maken ons allemaal zorgen over wat er aan het eind van ons leven zal gebeuren. We zien andere levende wezens sterven en we weten dat het met ons zal gebeuren. Omdat het onvermijdelijk is, maken we ons zorgen over wanneer, waar en hoe het zal gebeuren. Velen van ons vragen zich ook af over het lot van de aarde. Wordt het voor altijd een gastvrije blauwe bal, of wordt het uiteindelijk door de zon verteerd terwijl het opzwelt van een middelgrote gele ster tot een rode reus? Of misschien vergiftigen we onze planeet en zweven ze, koud en verlaten, door de ruimte. Als zoiets zou gebeuren, hoe lang zou het duren? Honderd jaar? Duizend? Een miljoen?

Sommige astronomen - zij die zichzelf kosmologen noemen - stellen vergelijkbare vragen over het universum. De schaal waarop deze wetenschappers werken, is natuurlijk heel anders. Het universum is enorm in vergelijking met een enkele planeet, zelfs een enkele melkweg, en de tijdlijn is veel, veel langer. Hierdoor kunnen kosmologen niet met zekerheid weten hoe het universum begon of hoe het zal eindigen. Ze kunnen echter bewijsmateriaal verzamelen, opgeleide schattingen maken en theorieën opstellen.

- Een dergelijke theorie, betreffende de toekomst van het universum, is speels bekend als de 'grote crunch'. Volgens deze theorie zal het universum op een dag stoppen met expanderen. Dan, terwijl de zwaartekracht aan de materie trekt, zal het universum zich samentrekken, naar binnen vallen totdat het weer is ingestort tot een super hete, super dichte singulariteit. Als de theorie klopt, is het universum als een gigantische soufflé. Het begint klein, en breidt zich uit als het opwarmt. Uiteindelijk koelt de soufflé echter af en begint hij in te storten.

Niemand houdt van een gevallen soufflé en we moeten niet van een universum houden dat zich als een universum gedraagt. Het beschrijft de ondergang van elk melkwegstelsel, ster en planeet dat momenteel bestaat. Gelukkig is de grote crunch geen garantie. Kosmologen zijn momenteel verwikkeld in een verhit debat. Eén kamp zegt dat de soufflé zal vallen; het andere kamp zegt dat de soufflé voor altijd zal uitbreiden. Het zal miljarden jaren duren voordat we zeker weten welk kamp goed is.

-In de tussentijd duiken we dieper in de grote crunch om te begrijpen wat het is en wat het betekent voor het universum. Omdat de grote crunch eigenlijk een gevolg is van de oerknal, laten we daar beginnen.

De oerknal

Hoewel veel mensen geloven dat de oerknaltheorie verwijst naar een explosie, verwijst deze in feite naar de uitbreiding van het universum.

Hoewel veel mensen geloven dat de oerknaltheorie verwijst naar een explosie, verwijst deze in feite naar de uitbreiding van het universum.

-A-lth-hoe Hoe de Big Bang Theory Works de oorsprong van het universum in detail bestrijkt, het zal handig zijn om de basis hier te behandelen. De korte versie gaat als volgt: ongeveer 15 miljard jaar geleden werd alle materie en energie gebotteld in een ongelooflijk kleine regio, bekend als een eigenaardigheid. In een oogwenk begon dit enkele punt van superdicht materiaal met een verbluffend snel tempo uit te breiden. Astronomen begrijpen niet volledig wat de oorzaak van de uitbreiding was, maar ze gebruiken de term 'oerknal' om zowel de singulariteit als de eerste paar momenten die daarop volgden te beschrijven.

Naarmate het pasgeboren universum zich uitbreidde, begon het af te koelen en minder dicht te worden. Denk aan een stoomstraal die uit een waterketel komt. Bij het tuitdeksel is de stoom behoorlijk heet en zijn de stoommoleculen geconcentreerd in een besloten ruimte. Terwijl de stoom echter van de ketel af beweegt, koelt de stoom af als de moleculen zich door uw keuken verspreiden. Hetzelfde gebeurde na de oerknal. Binnen ongeveer 300.000 jaar was alles wat zich binnen de singulariteit bevond uitgebreid tot een ziedende, ondoorzichtige materie en straling. Zoals het deed, zakte de temperatuur naar 5332 graden Fahrenheit (3000 graden Celsius), waardoor meer stabiele deeltjes konden ontstaan. Eerst kwamen elektronen en protonen, die vervolgens werden gecombineerd om waterstof- en heliumatomen te vormen.

Het universum bleef uitbreiden en uitdunnen. Je zou in de verleiding kunnen komen om dit jonge universum voor te stellen als een stoofpot, met bosjes materie die in een dikke jus drijven. Maar astronomen denken nu dat het meer een soep lijkt, heel zacht in dichtheid behalve enkele kleine fluctuaties. Deze verstoringen waren net belangrijk genoeg om materie te laten samenvloeien. Enorme clusters van protogalaxies begon te vormen. De protogalaxieën zijn volwassen geworden sterrenstelsels, grote eilanden van gas en stof die miljarden sterren opleverden. Rond enkele van die sterren trok de zwaartekracht rotsen, ijs en andere materialen samen om planeten te vormen. Op ten minste één van die planeten is het leven geëvolueerd, ongeveer 11 miljard jaar na de oerknal begon het allemaal.

-Vandaag de dag blijft het universum uitbreiden en hebben astronomen bewijs om het te bewijzen. Vervolgens gaan we een deel van dat bewijs onderzoeken.

-

Bewijs voor de oerknal

-Als de oerknaltheorie correct is, dan zouden astronomen in staat moeten zijn de expansie van het universum te detecteren. Edwin Hubble, de naamgever van de Hubble Space Telescope, was een van de eerste wetenschappers die deze uitbreiding observeerde en meet. In 1929 bestudeerde hij de spectraof regenbogen van verre melkwegstelsels door het licht van deze objecten door een prisma op zijn telescoop te laten passeren. Hij merkte dat het licht dat uit bijna alle sterrenstelsels kwam, naar het rode eind van het spectrum was verschoven. Om de observatie te verklaren, wendde hij zich tot de Doppler effect, een fenomeen dat de meeste mensen associëren met geluid. Als een ambulance ons bijvoorbeeld op straat nadert, lijkt de toonhoogte van de sirene te stijgen; terwijl het passeert, neemt de toonhoogte af.Dit gebeurt omdat de ambulance de geluidsgolven opvangt die hij aan het creëren is (verhoogde toonhoogte) of zich ervan verwijdert (verminderde toonhoogte).

Hubble redeneerde dat lichtgolven gemaakt door sterrenstelsels zich op dezelfde manier gedroegen. Als een verre melkweg naar onze melkweg snelde, voerde hij aan, zou het dichter bij de lichtgolven komen die het aan het produceren was, wat de afstand tussen golftoppen zou verkleinen en de kleur zou verschuiven naar het blauwe uiteinde van het spectrum. Als een ver melkwegstelsel ons van onze melkweg wegsnelt, zou het zich verwijderen van de lichtgolven die het creëerde, wat de afstand tussen golftoppen zou vergroten en de kleur zou verschuiven naar het rode einde van het spectrum. Nadat hij consequent roodverschuivingen had waargenomen, ontwikkelde Hubble wat we noemen Wet van Hubble: Sterrenstelsels wijken van ons af met een snelheid die evenredig is met hun afstand van de aarde.

-Vandaag staan ​​de roodverschuivingen van verre hemellichamen als sterk bewijs dat het universum uitdijt. Maar alles wat uitbreidt, moet uiteindelijk stoppen, toch? Zal het universum, net als een bal die in de lucht wordt gegooid, een maximaal uitstelpunt bereiken, stoppen en dan terugvallen naar waar het begon? Zoals we hierna zullen zien, is dat een van de drie mogelijke scenario's.

-

Achtergrondcontrole

Sterk bewijs voor de oerknal komt ook uit de straling van de kosmische microgolfachtergrond (CMB). Deze magnetrons zijn van dezelfde soort die u gebruikt om voedsel in uw keuken te bereiden, behalve dat ze verspreid zijn over het universum. In feite zijn ze zo gelijkmatig verspreid door de ruimte dat astronomen nu geloven dat de CMB-straling de echo is van de oerknal, de stervende adem van de ontploffing die de geboorte gaf aan de kosmos die we tegenwoordig kennen.

Voorbij de oerknal

Hoe de Big Crunch Theory werkt: voor

- Bijna alle astronomen accepteren dat het universum uitdijt. Wat er daarna gebeurt, is het echte mysterie. Gelukkig zijn er maar drie echte mogelijkheden: het universum kan open, vlak of gesloten zijn.

Open Universe. In dit scenario zal het universum voor altijd uitdijen en als het dat doet, zal de materie die het bevat dunner en dunner worden. Uiteindelijk zullen sterrenstelsels opraken van de grondstoffen die ze nodig hebben om nieuwe sterren te maken. Sterren die al bestaan ​​zullen langzaam doven, net als stervende sintels. In plaats van vurige wiegen worden sterrenstelsels lijkkisten gevuld met stof en dode sterren. Op dat moment wordt het universum donker, koud en, helaas voor ons, levenloos.

Flat Universe. Stel je een marmer voor dat rolt op een oneindig lang houten oppervlak. Er is net genoeg wrijving om het marmer te vertragen, maar niet genoeg om het snel te doen. Het marmer zal lang rollen, uiteindelijk uitrollen tot een langzame en zachte stop. Dit is wat er met een vlak universum zal gebeuren. Het zal alle energie van de oerknal consumeren en, tot een evenwicht komend, de kust tot ver in de toekomst tot stilstand brengen. In veel opzichten is dit slechts een variatie op het open universum omdat het letterlijk voor eeuwig duurt voordat het universum het evenwichtspunt bereikt.

Gesloten universum. Bind het ene uiteinde van een bungee-koord aan je been, het andere uiteinde aan de rail van een brug en spring er dan af. Je versnelt snel naar beneden totdat je het koord begint te strekken. Naarmate de spanning toeneemt, vertraagt ​​het koord geleidelijk je afdaling. Uiteindelijk kom je tot een complete stop, maar net voor een seconde als het snoer, tot het uiterste uitgerekt, ruk je terug naar de brug. Astronomen denken dat een gesloten universum zich op ongeveer dezelfde manier zal gedragen. De uitbreiding zal langzamer gaan tot hij de maximale grootte heeft bereikt. Dan zal het terugdeinzen en terugvallen op zichzelf. Als dat gebeurt, zal het universum dichter en heter worden totdat het eindigt in een oneindig hete, oneindig dichte singulariteit.

- Een gesloten universum leidt tot een grote crunch - het tegenovergestelde van de oerknal. Maar wat is de kans dat een gesloten universum waarschijnlijker is dan een open of vlak universum? Astronomen beginnen met het bedenken van bepaalde gissingen.

Zwaartekracht versus uitbreiding

Om te bepalen of het universum voor altijd zal expanderen, tot stilstand komt of instort, moeten astronomen beslissen welke van de twee tegengestelde krachten een kosmisch getouwtrek zullen winnen. Een van deze krachten is het knaldeel van de oerknal: de ontploffing die het universum naar alle kanten naar buiten heeft gekatapulteerd. De andere kracht is de zwaartekracht, het trekken van het ene object oefent het andere uit. Als de zwaartekracht in het universum sterk genoeg is, zou het in de uitbreiding kunnen heersen en het universum kunnen samentrekken. Zo niet, dan zal het universum voor altijd blijven uitbreiden.

- Hoewel astronomen weten dat het universum uitdijt, kunnen ze niet precies de kracht meten die verantwoordelijk is voor de uitbreiding. In plaats daarvan proberen ze de dichtheid van het universum te meten. Hoe hoger de dichtheid, hoe groter de zwaartekracht. Als je deze logica toepast, moet er een dichtheidsdrempel zijn - een kritieke limiet - die bepaalt of de zwaartekracht in het universum sterk genoeg is om de expansie te stoppen en alles weer in te schakelen. Als de dichtheid groter is dan de kritieke limiet, dan het universum stopt met uitbreiden en begint samen te trekken. Als het minder is dan de kritieke limiet, wordt het universum voor altijd uitgebreid. Astronomen stellen dit wiskundig voor met de volgende vergelijking:

Ω = werkelijke gemiddelde dichtheid / kritische dichtheid

Als omega (Ω) groter is dan 1, wordt het universum gesloten. Als het minder dan 1 is, is het universum open. En als het gelijk is aan 1, zal het universum plat zijn. Gebaseerd op de materie die we kunnen zien, zoals sterrenstelsels, sterren en planeten, lijkt de dichtheid van het universum onder de kritische waarde te liggen. Dit zou een open universum suggereren dat voor altijd zal uitbreiden. Maar kosmologen denken dat er een ander type materie is dat niet kan worden gezien. Deze donkere materie kan veel meer van het universum verklaren dan gewone, zichtbare materie en kan genoeg zwaartekracht hebben om te stoppen, en dan de expansie om te keren.

Onlangs hebben astronomen enkele waarnemingen gedaan die aangeven dat er nog een ander onzichtbaar materiaal in de kosmos is: donkere energie. Kan donkere energie van grote invloed zijn op het lot van het universum?

We zijn Big on "Groot"

De term "big bang" begon als een grap - een denigrerende opmerking gemaakt door astronoom Fred Hoyle. Maar de naam bleef hangen en zorgde voor een serie nomenclatuur-knockoffs. Een universum dat voor altijd uitbreidt, zal een "grote kilte" of een "grote bevriezing" opleveren. Een universum dat instort tot een singulariteit en weer naar buiten explodeert, zal een "grote crunch" ervaren, gevolgd door een "big bounce." En een universum dat een evenwicht bereikt en niets doet, zal een 'grote boring' worden.

De rol van donkere energie

Links hier en links afgebeeld is een supernova die Hubble ving op camera die 10 miljard jaar geleden explodeerde. Genaamd 1997ff, het versterkte sterk de zaak voor het bestaan ​​van donkere energie die de kosmos doordringt.

Links hier en links afgebeeld is een supernova die Hubble ving op camera die 10 miljard jaar geleden explodeerde. Genaamd 1997ff, het versterkte sterk de zaak voor het bestaan ​​van donkere energie die de kosmos doordringt.

- Net zoals astronomen worstelden met de impact van donkere materie, deden ze een ontdekking waardoor ze opnieuw naar het bord gingen. De ontdekking kwam in 1998, toen 's werelds beste telescopen dat type onthulden IA supernovae - stervende sterren die allemaal dezelfde intrinsieke helderheid hebben - waren verder weg van onze melkweg dan ze hadden moeten zijn. Om deze observatie te verklaren, suggereerden astronomen dat de uitbreiding van het universum in feite versnelt of versnelt. Maar wat zou ervoor zorgen dat de uitbreiding sneller gaat? Is de zwaartekracht die inherent is aan donkere materie niet sterk genoeg om een ​​dergelijke uitbreiding te voorkomen?

Het blijkt dat er meer is aan het kosmische verhaal dan eerder werd gedacht. Sommige kosmologen denken nu dat er iets anders - net zo onverklaarbaar en niet waarneembaar als donkere materie - op de loer ligt in het universum. Ze verwijzen soms naar dit onzichtbare spul als donkere energie. In tegenstelling tot de zwaartekracht, die aan het universum trekt en de uitdijing vertraagt, drijft de donkere energie het universum aan en werkt het om de expansie te versnellen. En er is veel van. Astronomen schatten dat het universum 73 procent donkere energie zou kunnen zijn. Donkere materie, denken ze, maakt nog eens 23 procent uit, en gewone materie - het spul dat we kunnen zien - vormt een schamele 4 procent [bron: Brecher]. Met dergelijke cijfers en gezien het feit dat donkere energie een inflatoire kracht is, is het gemakkelijk om te zien hoe de grote crisis nooit zal gebeuren.

Interessant is dat Albert Einstein het bestaan ​​van donkere energie in 1917 voorspelde toen hij probeerde de vergelijkingen van zijn algemene relativiteitstheorie in evenwicht te brengen. Hij noemde het indertijd geen duistere energie. Hij noemde het de kosmologische constante en labelde het lambda in zijn berekeningen. Hoewel hij het niet kon bewijzen, dacht Einstein dat er een afstotende kracht in het universum moest zijn om alles zo gelijkmatig te verspreiden. Uiteindelijk reciteerde hij en noemde lambda zijn grootste blunder.

- Nu vragen wetenschappers zich af of Einstein misschien weer gelijk heeft gehad, tenzij hij natuurlijk ongelijk heeft. Vervolgens zullen we onderzoeken waarom sommigen de grote crunch nog steeds in hoge achting houden en waarom het misschien niet het einde van het universum is, maar een tweede begin.

Dood en Wedergeboorte

De grote sprong neemt de levenscyclus van het universum over

De grote sprong neemt de levenscyclus van het universum over

-

Het is duidelijk dat er geen eenvoudig antwoord is als het gaat om het voorspellen van het lot van het universum. Maar laten we ons voorstellen voor een -moment th -in de dichtheid van het universum ligt boven de kritische waarde die vereist is om expansie te stoppen. Dit zou leiden tot de grote crunch, die in veel opzichten zou zijn als het raken van de terugspoelknop op een videorecorder. Terwijl de zwaartekracht in het universum alles terug trok, zouden sterrenstelsels dichter bij elkaar komen. Dan zouden individuele sterrenstelsels beginnen te fuseren totdat na miljarden jaren één mega-melkweg zou ontstaan.

In deze gigantische ketel vatten sterren samen, waardoor alle ruimte heter werd dan de zon. Uiteindelijk zouden sterren exploderen en zouden zwarte gaten verschijnen, eerst langzaam en dan sneller. Toen het einde naderde, zouden de zwarte gaten alles om zich heen opzuigen. Zelfs zouden ze op een gegeven moment samensmelten om een ​​monsterlijk zwart gat te vormen dat het universum dicht zou trekken als een tas met trekkoord. Aan het eind zou er niets anders overblijven dan een super hete, super dichte singulariteit - het zaad van een ander universum. Veel astronomen denken dat het zaad zou ontkiemen in een "grote bounce", waarbij het hele proces opnieuw wordt gestart.

Dat is niet de enige theorie. Een paar kosmologen, onder leiding van Paul J. Steinhardt van Princeton University en Neil Turok van de universiteit van Cambridge, hebben onlangs geargumenteerd dat de grote kilte en de grote crunch elkaar niet uitsluiten. Hun model werkt als volgt: het universum begon met de oerknal, die werd gevolgd door een periode van langzame expansie en geleidelijke opeenhoping van donkere energie. Dit is waar we vandaag zijn. Wat daarna gebeurt, is hoogst speculatief, maar Steinhardt en Turok geloven dat de donkere energie zich zal blijven ophopen en zal, als het dat doet, de kosmische versnelling stimuleren. Het universum zal nooit stoppen met uit te breiden, maar zal zich verspreiden over triljoenen jaren, alle materie en energie uitrekken tot zo'n extreem dat ons ene universum zal worden gescheiden in meerdere universums. In deze universums zal de mysterieuze donkere energie materialiseren tot normale materie en straling. Dit zal een nieuwe oerknal veroorzaken - misschien meerdere - en een nieuwe cyclus van uitbreiding.

-Als je je verbaast over al dat gepraat over crunchen en uitbreiden, kun je troost putten uit het feit dat je weet dat het lot van het universum niet voor miljarden, misschien zelfs triljoenen, jaren zal worden bepaald.Dat geeft je voldoende tijd om je te concentreren op dingen die wat zekerder zijn, zoals je eigen levenscyclus van geboorte, groei en dood.

  • Hoe de oerknaltheorie werkt
  • Kunnen wetenschappers de oerknal opnieuw creëren?
  • Heeft de ruimte een vorm?
  • Is er een gat in het universum?
  • Hoe Dark Matter werkt
  • Hoe zwarte gaten werken
  • Hoe speciale relativiteit werkt
  • Hoe Stars werken
  • Hoe licht werkt

-


Video Supplement: The End of the Universe Big Crunch, Big Freeze or Big Rip.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com