Cosmologia este o ramură a astronomiei care studiază originea și evoluția universului, de la Big Bang până în prezent și în viitor. Potrivit NASA, definiția cosmologiei este ”studiul științific al caracteristicilor la scară largă ale universului ca întreg.”
Cosmologii jonglează cu concepte precum teoria corzilor, materia întunecată, energia întunecată și se întreabă dacă există un singur univers sau mai multe (multivers). În timp ce astronomia se ocupă cu obiecte și fenomene individuale sau colecții de obiecte, cosmologia cuprinde întregul univers, de la naștere până la moartea sa.
Istoria astronomiei și cosmologiei
Înțelegerea umanității asupra universului a evoluat mult de-a lungul timpului. În primii ani ai istoriei astronomiei, Pământul era considerat centrul universului și se credea că stelele și planetele orbitează în jurul său.
În secolul al XVI-lea, savantul polonez Nicolaus Copernicus a sugerat că Pământul și alte planete din Sistemul Solar de fapt orbitează în jurul Soarelui, creând astfel o schimbare profundă în înțelegerea cosmosului. La sfârșitul secolului al XVII-lea, Isaac Newton a calculat modul în care înteracționează forțele dintre planete (forțele gravitaționale).
Înainte de înțelegerea Sistemului Solar, oameni credeau că planetele orbitează în jurul Pământului. | Foto: NASA/JPL
Zorii secolului al XX-lea au adus noi perspective în înțelegerea vastității universului. Albert Einstein a propus unificarea spațiului și timpului în teoria relativității generale. La începutul anilor 1900, oamenii de știință dezbăteau dacă galaxia noastră, Calea Lactee, conține întregul univers sau este doar una dintre nenumăratele galaxii din univers.
Edwin Hubble a calculat distanța până la o nebuloasă și a determinat că aceasta se află în afara Căii Lactee, dovedind că galaxia noastră este doar o mică picătură din univers. Folosindu-se de relativitatea generală, Hubble a măsurat alte galaxii și a stabilit că acestea se îndepărtează de noi, ceea ce l-a determinat să concluzioneze că universul nu este static, ci în expansiune.
În ultimele decenii, cosmologul Stephen Hawking a determinat că universul nu este infinit, ci are o dimensiune finită. Cu toate acestea, îi lipsește o limită bine definită. Acesta este un lucru similar cu Pământul – deși planeta noastră este finită, o persoană care ar călători în jurul său nu i-ar găsi niciodată ”sfârșitul”, ci ar înconjura în continuu globul. Hawking a mai propus că universul nu va exista pentru totdeauna, ci se va sfârși la un moment dat.
Misiuni și instrumente cosmologice
Lansat în noiembrie 1989, satelitul COBE (Cosmic Background Explorer) al NASA a efectuat măsurători precise ale radiației de fond din spațiu. Misiunea a fost operațională până în 1993.
Deși Telescopul Spațial Hubble al NASA este cunoscut pentru fotogtafiile sale senzaționale, misiunea sa principală a fost una cosmologică. Măsurând cu o acuratețe mai bună distanța până la cefeide, stele cu un raport bine-definit între strălucire și pulsații, Hubble a ajutat la perfecționarea măsurătorilor privind expansiunea universului.
Radiația cosmică de fond observată de satelitul COBE. | Foto: NASA
Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) a fost o sondă a NASA care a funcționat între 2001 și 2010. WMAP a cartografiat micile fluctuații ale radiației cosmice de fond, lumina provenită din universul timpuriu, și a determinat că atomii obișnuiți reprezintă doar 4,6% din univers, în timp ce materia întunecată reprezintă 24%.
Misiunea Planck a Agenției Spațiale Europene (ESA) a operat între 2009 și 2013 și a continuat studierea radiației cosmice de fond.
În prezent, ESA pregătește misiunea Euclid, care va fi lansată în anul 2023. Euclid va studia materia întunecată și energia întunecată cu o precizie mai ridicată, urmărind evoluția și distribuția sa în univers.
Întrebări cosmologice
Ce a fost înainte de Big Bang?
Datorită naturii închise și finite a universului, nu putem vedera ”dincolo” de universul nostru. Spațiul și timpul au început la Big Bang. Deși există unele speculații despre existența altor universuri, nu există nicio metodă practică de a le observa
Unde a avut loc Big Bang-ul?
Big Bang-ul nu a avut loc într-un singur punct, ci a reprezentat apariția spațiului și timpului în întreg universul.
Dacă alte galaxii par a se îndepărta de noi, nu înseamnă că noi suntem în centrul universului?
Nu, pentru că dacă ar fi să călătorim într-o galaxie îndepărtată, acolo ar părea că toate galaxiile din jur se îndepărtează în mod similar. Gândiți-vă la univers ca la un balon uriaș. Dacă marcăm mai multe puncte pe balon, apoi îl spargem, vom observa că fiecare punct se îndepărtează de toate celelalte, deși niciunul nu este în centru. Expansiunea universului funcționează aproape în același mod.
Cât de bătrân este universul?
Potrivit datelor transmise de echipa Planck în 2013, universul are o vârstă de 13,8 miliarde de ani. Planck a determinat vârsta prin cartografierea micilor fluctuații de temperatură din radiația cosmică de fond.
Universul va avea un sfârșit? Și dacă da, cum anume?
Dacă universul va ajunge sau nu la sfârșit depinde de densitatea lui – cât de răspândită ar fi materia în interiorul său. Oamenii de știință au calculat o ”densitate critică” a universului. Dacă adevărata sa densitate este mai mare decât cea calculată, în cele din urmă expansiunea universului va înceta, iar apoi se va inversa până când universul se va prăbuși. Însă, dacă densitatea reală este mai mică decât densitatea critică, atunci universul va continua să se extindă pentru totdeauna.
Care au apărut primele, stelele sau galaxia?
Universul de după Big-Bang era format predominant din hidrogen, la care se adăuga puțin heliu, potrivit NASA. Gravitația a făcut ca hidrogenul să se prăbușească înspre interior, formând structuri. Conform Departamentului de Fizică și Astronomie al Universității din Uppsala, este posibil ca primele stele să se fi format înainte de primele galaxii, când universul avea o vârstă de aproximativ 100 de milioane de ani.
Sursa: Space.com.