Pengenalan
Sekitar 13.8 bilion tahun yang lalu, alam semesta seperti yang kita tahu ia bermula. Masa ini, yang dikenali sebagai Big Bang, adalah apabila ruang itu sendiri mula berkembang pesat. Pada masa Big Bang, alam semesta yang dapat dilihat (termasuk bahan untuk sekurang-kurangnya 2 trilion galaksi), masuk ke dalam ruang kurang dari satu sentimeter. Sekarang, alam semesta yang dapat dilihat adalah 93000000 tahun cahaya dan masih berkembang.
Terdapat banyak soalan mengenai Big Bang, terutamanya tentang apa yang berlaku sebelum ini (jika ada). Tetapi saintis tahu beberapa perkara. Teruskan membaca untuk beberapa penemuan yang paling mind-lending mengenai permulaan segala-galanya.
Alam semesta berkembang
Sehingga tahun 1929, asal-usul alam semesta telah diselaraskan sepenuhnya dalam mitos dan teori. Tetapi pada tahun itu, ahli astronomi yang berdaya maju bernama Edwin Hubble telah menemui sesuatu yang sangat penting mengenai alam semesta, sesuatu yang akan membuka cara-cara baru untuk memahami masa lalu: Semuanya berkembang.
Hubble membuat penemuannya dengan mengukur sesuatu yang disebut redshift, yang merupakan peralihan ke arah panjang, panjang cahaya merah yang terlihat di galaksi yang sangat jauh. (Jauh lebih jauh objek itu, yang lebih ketara pergeseran merah.) Hubble mendapati bahawa redshift meningkat linear dengan jarak di galaksi jauh, menunjukkan bahawa alam semesta tidak bergerak. Ia berkembang, di mana-mana, semuanya sekaligus.
Hubble dapat mengira kadar pengembangan ini, angka yang dikenali sebagai Hubble Constant, menurut NASA. Ia adalah penemuan ini yang membolehkan para saintis untuk menyerap semula dan menganggap bahawa alam semesta pernah menjadi titik kecil. Mereka memanggil momen pertama pengembangannya Big Bang.
Radiasi latar gelombang mikro kosmik
Pada bulan Mei 1964, Arno Penzias dan Robert Wilson, penyelidik di Bell Telephone Laboratories, sedang membina sebuah penerima radio baru di New Jersey. Antena mereka terus memetik dendam aneh yang seolah-olah datang dari mana-mana, sepanjang masa. Mereka fikir ia mungkin merpati dalam peralatan, tetapi menghilangkan sarang tidak melakukan apa-apa. Mereka juga tidak cuba untuk mengurangkan campur tangan. Akhirnya, mereka menyedari bahawa mereka mengambil sesuatu yang sebenar.
Apa yang mereka dapat dikesan, ternyata, adalah cahaya pertama alam semesta: sinaran latar gelombang mikro kosmik. Sinaran ini bermula kira-kira 380,000 tahun selepas Big Bang, ketika alam semesta akhirnya cukup sejuk untuk foton (zarah seperti gelombang yang membentuk cahaya) untuk bergerak dengan bebas. Penemuan itu memberi sokongan kepada teori Big Bang dan tanggapan bahawa alam semesta berkembang lebih cepat daripada kelajuan cahaya dalam sekejap pertama. (Ini kerana latarbelakang kosmik cukup seragam, yang menunjukkan perkembangan yang lancar dari semuanya sekaligus dari titik kecil.)
Peta langit
Penemuan latar gelombang mikro kosmik membuka tingkap ke asal-usul alam semesta. Pada tahun 1989, NASA melancarkan satelit yang dikenali sebagai Cosmic Background Explorer (COBE), yang mengukur variasi kecil dalam radiasi latar belakang. Hasilnya adalah "bayangan bayi" alam semesta, menurut NASA, yang menunjukkan beberapa variasi ketumpatan pertama dalam alam semesta yang berkembang. Perubahan kecil ini mungkin menimbulkan corak galaksi dan ruang kosong, yang dikenali sebagai galaksi kosmik, yang kita lihat di alam semesta hari ini.
Bukti inflasi langsung
Latar belakang mikrofon kosmik juga membolehkan para penyelidik untuk mencari "senjata merokok" untuk inflasi - pengembangan yang besar, lebih cepat daripada cahaya yang berlaku di Big Bang. (Walaupun teori relativiti khas Einstein menegaskan bahawa tiada apa-apa yang berlaku lebih cepat daripada cahaya melalui ruang angkasa, ini bukan pelanggaran, ruang itu sendiri berkembang.) Pada tahun 2016, ahli fizik mengumumkan bahawa mereka telah mengesan jenis polarisasi atau arah tertentu latar belakang mikrob kosmik. Polarisasi ini dikenali sebagai "B-modes." Polarisasi B-mod adalah bukti langsung gelombang graviti dari Big Bang. Gelombang graviti dicipta apabila objek besar dalam ruang mempercepat atau melambatkan (pertama yang pernah ditemui datang dari perlanggaran dua lubang hitam). B-mode memberikan cara baru untuk mengesan secara langsung pengembangan angkasa awal - dan mungkin untuk mengetahui apa yang mendorongnya.
Tiada dimensi tambahan setakat ini
Salah satu akibat dari penemuan gelombang graviti ialah ia membolehkan para saintis mencari dimensi tambahan, di luar tiga biasa. Menurut ahli teori, gelombang graviti seharusnya dapat menyebarkan dimensi yang tidak diketahui, jika dimensi tersebut wujud. Pada Oktober 2017, saintis mengesan gelombang graviti dari pelanggaran dua bintang neutron. Mereka mengukur masa yang diambil gelombang untuk mengembara dari bintang-bintang ke Bumi, dan mendapati tiada bukti kebocoran-dimensi tambahan.
Hasilnya, yang diterbitkan pada bulan Julai 2018 dalam Jurnal Kosmologi dan Fizik Astroparticle, menunjukkan bahawa jika ada dimensi lain di luar sana, mereka kecil - mereka akan menjejaskan kawasan alam semesta kurang dari 1 batu (1.6 kilometer). Ini bermakna bahawa teori rentetan, yang menimbulkan bahawa alam semesta diperbuat daripada tali bergetar kecil dan meramalkan sekurang-kurangnya 10 dimensi remaja, masih boleh benar.
Mempercepatkan ...
Salah satu penemuan paling aneh dalam fizik adalah bahawa alam semesta tidak hanya berkembang, ia berkembang pada kadar yang mempercepatkan.
Penemuan itu bermula pada tahun 1998, ketika para ahli fisika mengumumkan hasil beberapa proyek lama yang mengukur supernovas berat yang disebut supernovas Jenis Ia. Hasilnya (yang memenangi penyelidik Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt dan Adam G. Reiss sebagai Hadiah Nobel pada tahun 2011), mendedahkan cahaya yang lebih lemah daripada yang paling jauh dari supernova ini. Ini cahaya lemah menunjukkan bahawa ruang itu sendiri berkembang: Semuanya di alam semesta secara beransur-ansur semakin jauh dari segala yang lain.
Para saintis memanggil pemandu pengembangan "tenaga gelap" ini, sebuah enjin misteri yang boleh membentuk sekitar 68% tenaga di alam semesta. Tenaga gelap ini seolah-olah menjadi penting untuk membuat teori-teori awal permulaan yang sesuai dengan pemerhatian yang sedang dijalankan sekarang, seperti yang dibuat oleh Wilkinson Microwave Anisotropy Probe NASA (WMAP) NASA, instrumen yang menghasilkan peta yang paling tepat dari kosmik latar belakang microwave lagi.
... Lebih cepat daripada yang diharapkan
Hasil baru dari Teleskop Hubble, yang dikeluarkan pada April 2019, telah memperdalam teka-teki alam semesta yang berkembang. Pengukuran dari teleskop angkasa menunjukkan bahawa pengembangan alam semesta adalah 9% lebih cepat daripada jangkaan dari pemerhatian sebelumnya. Untuk galaksi, setiap 3.3 juta jarak cahaya tahun dari Bumi diterjemahkan kepada tambahan 46 kilometer sesaat (74 km sesaat) lebih cepat daripada pengiraan awal yang diramalkan, menurut NASA.
Kenapa perkara ini untuk asal-usul alam semesta? Kerana fizik mesti kehilangan sesuatu. Menurut NASA, mungkin terdapat tiga "kegilaan" energi gelap yang terpisah selama Big Bang dan tidak lama kemudian. Pecah-pecah itu menetapkan pentas untuk apa yang kita lihat hari ini. Yang pertama mungkin telah memulakan pengembangan awal; yang kedua mungkin terjadi lebih cepat, bertindak seperti kaki berat yang ditekan pada pedal gas alam semesta, menyebabkan alam semesta berkembang lebih cepat daripada yang diyakini sebelumnya. Pecah tenaga gelap terakhir mungkin menjelaskan perkembangan pesat alam semesta hari ini.
Tidak ada yang terbukti - namun. Tetapi saintis melihat. Penyelidik di Universiti Texas di Austin McDonald Observatory menggunakan instrumen yang baru dinaik taraf, Hobby-Eberly Telescope, untuk mencari tenaga gelap secara langsung. Projek itu, Eksperimen Tenaga Gelap Hobi-Eberly Telescope (HETDEX), mengukur cahaya pengsan dari galaksi sejauh 11 bilion tahun cahaya, yang akan membolehkan penyelidik melihat sebarang perubahan dalam pecutan alam semesta dari masa ke masa. Mereka juga akan mengkaji gema gangguan di alam semesta berusia 400,000 tahun, yang dicipta dalam sup zarah padat yang membentuk segalanya selepas Big Bang. Ini juga akan mendedahkan misteri pengembangan dan menerangkan tenaga gelap yang mendorongnya.
