Das Universum heute: Was es alle jetzt aussieht

Dauerte es schon etwas mehr als sieben Tage, um das Universum zu erschaffen, wie wir es heute kennen. SPACE.com befasst sich mit den Geheimnissen des Himmels in unserer achtteiligen Serie: Geschichte & Zukunft des Kosmos. Dies ist in dieser Serie Teil 7.

In den 1920er Jahren vorgeschlagen Astronom Georges Lemaître, was bekannt wurde als the Big Bang Theory, das am weitesten verbreitete Modell der Entstehung des Universums zu erklären.

In den Jahrzehnten seit haben theoretische Physiker des Kosmos für Beweise für die Urknalltheorie unterstützen abgekocht. Während sie Aufschluss über viele langjährige Geheimnisse haben, haben einige der bahnbrechendsten Entdeckungen auch zu noch mehr knifflige Rätsel geführt, die noch gelöst werden.

Während Kosmologen Informationen rund um die Geburt des Universums etwa 13,7 Milliarden Jahren zusammenzusetzen weiterhin, gewinnen sie auch heute ein besseres Verständnis unseres Universums.

"Es ist sicherlich eine Zeit wo enorme Fortschritte erzielt wurden," sagte David Spergel, Vorsitzender des Fachbereichs Astrophysik an der Princeton University, Princeton, N.J. "als ich ein Student in den 80er Jahren, war wir nicht das Alter des Universums wissen. Wir wussten nicht, dass seine Zusammensetzung. Wir verstanden nicht, dass den Ursprung von Galaxien. Zu diesen Themen haben wir große Fortschritte gemacht." [Dem Urknall bis heute in 10 einfachen Schritten]

Der Beginn des Universums

Laut the Big Bang Theory begann unser Universum als einen extrem heiß und extrem dichten Zustand, der schnelle und kolossalen Ausbau unterzogen.

"Es war sehr heiß, sehr dicht und fast einheitlich", sagte Spergel SPACE.com. "Als es erweitert, wurde es kühler und weniger dicht."

Aber trotz, was die Theorie Name andeutet, der Ursprung des Universums war nicht wirklich eine Explosion, sagte Charles Bennett, ein Astrophysiker und Professor an der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland.

"Die meisten Leute denken des Urknalls als eine große Explosion das geschehen im Raum, aber das ist nicht wirklich das, was wir meinen," sagte Bennett SPACE.com. "Wir reden nicht über eine Explosion. "Es ist besser, das Wachstum des Universums, als etwas zu denken, die überall auf einmal passiert."

Kosmologen haben kein klares Verständnis von dem, was kurz vor diesem Moment kam.

"Nun, wir könnten sagen es war heißer und Dichter, aber die kurze Antwort ist, dass wir nicht wissen," sagte Bennett.

Bruchteile einer Sekunde nach dem Urknall – ein Billionstel ein Billionstel einer billiardstel Sekunde, um genau zu sein – das Universum begann rasant, während einer Periode bekannt als Inflation.

Auf der Suche nach Hinweisen des Urknalls

Um das frühe Universum zu erforschen, analysieren die Wissenschaftler der kosmischen Hintergrundstrahlung (CMB), die das gesamte Universum durchdringt und Überreste aus dem Urknall in Form von übrig gebliebenen Licht und Strahlung. [Bilder: Peering zurück bis zum Urknall]

Diese wertvolle Reliquie ist sichtbar für Mikrowellendetektoren, wie NASA Wilkinson Mikrowelle Anisotropie Probe (WMAP), die im Jahr 2001 auf den kosmischen Mikrowellenhintergrund studieren ins Leben gerufen wurde. Bennett war der principal Investigator der WMAP-Mission, und Spergel war ein Mitglied seines Teams.

"Licht aus der CMB zu sehen, was wir sehen, ist empfindlich, was davor passiert ist," erklärte Bennett. "Es ist wie eine Art sehen, ein Bild eines Babys und abzuleiten, was das Baby kommen über verursacht haben könnte. Eine weitere Möglichkeit, daran zu denken ist, wenn Sie nach draußen, an einem bewölkten Tag gehen und Sie in den Himmel schauen. Was Sie sehen ist die Unterseite der Wolke, aber Sie könnte daraus schließen, dass Licht durchkommt. Gibt es etwas heller durch die Wolken kommen, aber Sie können möglicherweise nicht um die Sonne zu sehen."

Dies ist im Wesentlichen wie Wissenschaftler studieren der kosmischen Hintergrundstrahlung, und durch die Arbeit nach hinten aus dem erkannten Licht und Strahlung, können Astronomen indirekt die Schwankungen in der Frühphase des Universums in die ersten Momente nach dem Urknall messen, sagte Spergel.

Daten aus den lukrativen WMAP-Mission, die im Jahr 2010 endete, der neueren europäischen Planck Weltraumobservatorium, die im Jahr 2009 ins Leben gerufen wurde, und verschiedene andere Raum und bodengebundenen Teleskopen tragen dazu bei, dass Astronomen die Evolution des Universums zu verstehen. Dennoch haben viele dieser Entdeckungen auch neue und komplexe Fragen ausgelöst. [Die komplette Universum-Simulation in 3D visualisiert]

"Wir haben Antworten auf eine Menge uralte Fragen", sagte Bennett. "Aber, neue Fragen zu stellen, haben wir so oft der Fall ist, wenn Sie wissenschaftliche Durchbrüche. "Aber sie sind unterschiedliche Fragen, so dass Fortschritte."

Alten Universum, neue Fragen

In den 1960er und 1970er Jahren abgeleitet Astronomen, dass es möglicherweise mehr Masse im Universum als einfach was sichtbar ist. Durch das Studium der Geschwindigkeiten der Sterne an verschiedenen Standorten in Galaxien, festgestellt Vera Rubin, Astronom an der Carnegie Institution of Washington, dass gab es praktisch keinen Unterschied in den Geschwindigkeiten der Sterne im Zentrum einer Galaxie wie die weiter außen. Dies schien zu gehen gegen Grundlagen der Newtonschen Physik, was bedeutet, dass die Sterne am Rand einer Galaxie langsamer umkreisen würde.

Die geheimnisvolle und unsichtbare Masse gedacht, dieses Phänomen zu verursachen wurde bekannt als dunkle Materie. [Video-Show: eine Blaupause für das Universum]

"Dunkler Materie ist ziemlich klar definierte als eine Art von Material, die Masse, aber keine Wechselwirkung mit Licht, weshalb wir Schwierigkeiten haben, sehen sie", sagte Bennett. "Es gibt wenig Zweifel, dass Material gibt, aber wir wissen nicht, was es ist und wir noch nicht es noch erkannt."

Da dunkler Materie Masse besitzt, wird es durch die Schwerkraft geregelt. Also, während dunkler Materie unsichtbar ist, wird es abgeleitet, basierend auf die Anziehungskraft, die sie zu regelmäßigen Thema ausübt.

Dunkler Materie ist gedacht, um 23 Prozent des Universums, ausmachen, während nur 4 Prozent des Universums aus regelmäßigen Angelegenheit, wie Sterne, Planeten und Menschen besteht.

"Es ist ernüchternd zu erkennen, dass wenn Sie die Energie der Masse, sehen wir jeden Tag hinzufügen, es ein kleiner Teil des ganzen ist", sagt Bennett.

Die beschleunigten Universum

Aber das ist nicht alles. In den 1920er Jahren machte Astronom Edwin Hubble eine bahnbrechende Entdeckung, dass das Universum nicht statisch ist, sondern eher erweitert. Im Jahr 1998 das Hubble Space Telescope, benannt nach dem Astronomen studierte entfernten Supernovae und festgestellt, dass das Universum langsamer vor langer Zeit das Tempo der Expansion gegenüber heute expandiert.

Diese Entdeckung verwirrt Wissenschaftler, die lange gedacht, dass die Schwere der Materie würde allmählich die Expansion des Universums verlangsamen, oder sogar dazu führen, sich zusammenzuziehen. Kosmologen erklärt diese Beschleunigung mit einem so genannten dunklen Energie, die gedacht wird, um die Kraft zieht den Kosmos auseinander in immer größeren Geschwindigkeiten.

Dunkler Energie wird gedacht, um 73 Prozent des Universums ausmachen, aber da die schwer fassbare Energie unentdeckt bleibt, es bleibt eines der spannendsten Themen in der Kosmologie.

Für die Form des Universums die WMAP-Mission Daten zurückgegeben, die wies auf das Universum flach, Spergel sagte.

"Wir denken tatsächlich, das ist, was die Inflation in unserem Universum hat", erklärte Bennett. "Es könnte sein, dass das Universum so sehr erweitert, dass es sehr flach sieht – nur aussieht wie wenn Sie auf der Erde stehen, es flach bis Sie weil es so groß ist."

Die Zukunft der Kosmologie

Wissenschaftler sind ständig bestrebt, besser zu verstehen, den Ursprung des Universums und seiner Entwicklung. Und zwar gibt es dauerhafte Mysterien, wie der Nachweis von dunkler Materie und dunkler Energie, Spergel und Bennett sind zuversichtlich, dass einige von ihnen in den nächsten paar Jahren beantwortet werden.

"Ich bin ziemlich optimistisch, was dunkle Materie", sagte Bennett. "Ich kann es nicht garantieren, aber der Large Hadron Collider sollte eine Menge unsere Fragen beantworten. Ich denke, dass wir auch die Inflation Idee viel strenger prüfen kann. Ich bin der Hoffnung, dass wir tatsächlich einiges mehr über die Anfänge des Universums und der beschleunigten Expansion lernen können."

Trotz der Schwierigkeiten, die Astronomen hatten bei dem Versuch, dunkle Materie und dunkle Energie bisher erkennen, sagte "man weiß nie, was passieren wird," Bennett. "Viele der großen Entdeckungen wurden nicht geschehen kann, wie die Beschleunigung des Universums vorhergesagt – niemand vorhersagen, dass war."

Dieser Geschichte wurde zur Verfügung gestellt von SPACE.com, Schwester Website zu LiveScience. Sie können SPACE.com Personalverfasser Denise Chow auf Twitter folgen @denisechow . SPACE.com für die neuesten Weltraumwissenschaft und Exploration News auf Twitter folgen @Spacedotcom und auf Facebook.