Universul reprezintă literalmente totul, suma tuturor lucrurilor. El include toată materia, cum sunt stelele și galaxiile, toate radiațiile și toate celelalte forme de energie. Indiferent de unde te afli și când exiști, faci parte din univers. Nu există nimic în afara universului, pentru că tot ceea ce există este inclus automat în definiția universului.
Ce vârstă are universul și este el în expansiune?
Cea mai bună înțelegere a istoriei universului este dată de teoria Big Bang-ului. Observațiile asupra galaxiilor îndepărtate arată că toate galaxiile se îndepărtează una de cealaltă, ceea ce înseamnă că universul se află în expansiune; la o scară foarte mare, distanța dintre galaxii crește odată cu trecerea timpului. Aceasta înseamnă că, în trecut, universul era mai mic, mai fierbinte și mai dens decât este astăzi.
Teoria relativității generale a lui Einstein permite cosmologilor să realizeze o conexiune între conținutul universului și istoricul expansiunii sale și, prin urmare, să îi calculeze vârsta. Potrivit ultimelor estimări, bazate pe numeroase observații – cum ar fi supernovele îndepărtate, radiația cosmică de fond și abundența elementelor ușoare – universul are o vârstă de aproximativ 13,787 miliarde de ani. La începuturile sale, întregul univers era concentrat într-un punct infinit denumit singularitate. Spațiul s-a extins din această singularitate, dând naștere universului pe care îl vedem astăzi, potrivit NASA.
Cum a fost creat universul?
Oamenii de știință nu știu ce a fost înainte de Big Bang. Cu toate acestea, ei știu că singularitatea nu este reală, ci este un artefact al relativității generale care apare atunci când ecuațiile își pierd capacitatea de a descrie o situație fizică. Singularitatea ar putea fi explicată printr-o teorie a gravitației cuantice, însă fizicienii încă nu au prezentat o astfel de teorie.
Oamenii de știință nici măcar nu știu dacă întrebarea ”Ce a fost înainte de Big Bang?” are vreun sens. Înțelegerea noastră a trecerii timpului provine din aceeași teorie a relativității care nu mai funcționează atunci când descriem începuturile universului. Este posibil ca noțiunile de ”înainte” și ”după” să fie inadecvate pentru a descrie ceea ce se întâmplă la scări atât de extreme, potrivit astrofizicianului Ethan Siegel.
În cele din urmă, motivul pentru care există universul ar putea fi cea mai mare dintre întrebările filozofice.
Care este universul observabil?
În prezent, astronomii nu știu cât de mare este universul, însă există o limită a ceea ce noi putem vedea. Acest volum vizibil nouă este cunoscut sub denumirea de univers observabil.
Deoarece universul are o vârstă finită, iar propagarea luminii este limitată la o viteză maximă, doar o porțiune din univers a fost iluminată din punctul nostru de vedere. Universul observabil este o sferă cu diametrul de aproximativ 42 miliarde de ani-lumină. (Spre comparația, Calea Lactee are un diametru de doar 100.000 de ani-lumină, iar cea mai apropiată stea de Soare se află la mai puțin de patru ani-lumină.)
Galaxiile pe care astronomii le observă chiar la marginea acestei sfere au emis lumină în urmă cu 13 miliarde de ani. Cu toate acestea, universul se extinde mai repede decât viteza luminii, fapt care nu constituie o problemă, deoarece relativitatea specială stipulează că restricția conform căreia obiectele nu pot călători mai repede decât viteza luminii se aplică doar măsurătorilor efectuate lângă un observator, nu și obiectelor din universul îndepărtat.
Dacă universul ar fi static, atunci pe măsura trecerii timpului, ar trebui să putem observa tot mai multe galaxii îndepărtate, odată ce lumina lor ajunge până la noi. Totuși, expansiunea universului îndepărtează de noi aceste galaxii mai repede decât lumina lor poate ajunge la noi, motiv pentru care noi nu le vom putea vedea niciodată.
Universul este infinit?
Cosmologii cred că dincolo de marginea universului observabil se află… mai mult univers: mai multe stele, mai multe galaxii, mai multe planete etc. Însă, deoarece nu este observabil, astronomii nu știu cât de mare este întregul univers. Este posibil ca universul să vie cu adevărat infinit, fără granițe în spațiu.
O estimare a dimensiunii provine din teoria inflației, un eveniment despre care mulți cosmologi cred că a avut loc în primele momente de după Big Bang. În timpul inflației, universul s-a ”umflat” rapid cu mai multe ordine de mărime doar într-o mică fracțiune de secundă. Teoria inflației estimează că dimensiunea minimă a universului este de aproximativ 1062 mai mare decât universul observabil.
Din ce este alcătuit universul?
Cea mai mare parte a conținutului universului este reprezentată de o formă necunoscută în prezent fizicii moderne. Aproximativ 68% din energia totală a universului este compusă din energie întunecată, o formă ipotetică de energie care pare să existe în însuși spațiu-timp. Cu toate acestea, fizicienii nu știu de unde provine această energie sau de ce are puterea pe care o are.
Aproximativ 27% din materia și energia din univers este compusă din materie întunecată, despre care se crede că este o formă invizibilă a materiei, care nu interacționează cu lumina. Chiar dacă marea majoritate a fizicienilor cred că materia întunecată este un nou tip de particulă (sau particule) fundamentală, ei încă nu au detectat-o în mod direct.
Restul de 5% din univers constă din materia obișnuită, cum sunt stelele, planetele și norii de gaz.
Cum se va sfârși universul?
Pentru a înțelege modul în care se va sfârși universul, mai întâi trebuie să-i măsurăm conținutul cu acuratețe. Din moment ce principala componentă a universului este energia întunecată, aceasta va dicta evoluția sa viitoare. Principalul efect al energiei întunecate este acela că accelerează expansiunea universului. Așadar, universul nu numai că devine mai mare în fiecare zi, ci devine din ce în ce mai rapid în fiecare zi. Presupunând că energia întunecată rămâne neschimbată, atunci această expansiune accelerată va îndepărta, în cele de urmă, aproape fiecare galaxie din sfera noastră observabilă.
Peste sute de miliarde de ani, aproape orice galaxie va deveni invizibilă pentru noi. În cele din urmă, Calea Lactee va rămâne fără gaz pentru a crea noi stele. Peste trilioane de ani, ultimele stele se vor stinge, lăsând în urmă o supă de particule fundamentale, care se va răci încet până la temperatura de zero absolut.
Sursa: Live Science