En kort historie af universet: den røde tråd i min forskning i ikke-tekniske termer

Original: http://www.public.asu.edu/~rjansen/research_nontech.html

Rolf A. Jansen (ASU)

Min forskning fokuserer på, hvordan den nuværende univers kom til at være den måde, vi ser det i dag. Det er et stort spørgsmål. For at tackle det, må man kombinere observationer af Universet på meget store afstande, hvor takket være begrænsede lysets hastighed, vi ser også tilbage i tiden. Milliarder af år tilbage i tiden, faktisk. Mindst lige så vigtigt, må man se på universet meget tættere på hjemmet, hvor vi kan skelne processer i detaljer nok, at vi kan håbe på at forstå de involverede fysik. Kun derved kan vi håbe på at korrekt fortolke observationer i det fjerne, forbi, Universe.

Alle problemer begyndte med et big bang. Som vi sjældent gider med andre universer, vi kalder det The Big Bang. Universet startede lille, utroligt varmt og tæt, men hurtigt afkølet, da den udvidede og snart afkølet til det punkt, at elektroner og kerner kunne deltage i atomer. Kun nogle få hundrede millioner år senere, de første små galakser lyser op, nedsænket i et univers, stadigt ekspanderende, af svag neutral gas og efterglød af Big Bang.

Galakser synes at være universelle byggesten i hvilke synlige, normalt stof aggregater. Normalt stof kan udgøre en simpel spor af det totale indhold af Universet stof-energi, men da det er hvad jeg lavet, jeg har tendens til at være ganske glad for det. De første, små, galakser formentlig dannet omkring frø af mørkt stof, usynlige og interagerer med normalt stof kun gennem sin tiltrækningskraft. Den normale sag, som først samles omkring disse frø dannede massive sorte huller. Mange galakser befandt sig engageret i et tyngdefelt tovtrækning med deres nærmeste naboer. Større galakser cannibalized deres mindre kammerater og voksede endnu større gennem kollisioner og fusioner. Deres centrale sorte huller slået sammen til endnu mere massive sorte huller, der fortsætter vokser også ved at fodre på indfaldende materiale. Alle store galakser i dag menes at indeholde så massive sorte huller i deres centrum. De overlevende galakser dannet bundne grupper og senere galaksehobe, store strukturer, der indeholder nok masse til at modstå opløsning på grund af den generelle udvidelse af universet.

Stjerner dannes i galakser findes i videst normalt stof kondenseret til køling gasskyer. Den første generation af stjerner på ingen måde lignede stjerner som vores søn De bestod af kun ur hydrogen og helium. Hver generation af stjerner syntetiseret tungere grundstoffer i den nukleare ovn af deres kerner eller deres eksplosive dødsfald. Den resulterende rester, nu er forurenet med spor af de kemiske elementer, der udgør planeter og mennesker, blev inkorporeret i de efterfølgende generationer af stjerner. Den protostellar gasformige tåge, hvorfra Solen og solsystemet kondenseret, indeholdt produkterne fra mindst flere sådanne generationer.

Men stjerner danner ikke i matematisk æstetisk isolation. Faktisk stjernedannelse er en meget kompleks og rodet proces. Strålingen og vind, og den mekaniske energi, der frigives i de voldelige dødsfald blandt massive, kortlivede stjerner, påvirke deres galaktiske og endda ekstragalaktisk miljø. Støvpartikler dannes fra de kemiske forureninger i gasrester og kan absorbere og re-udstråle noget af strålingen. Feasting sorte huller (kvasarer eller QSO’er) blast energiske bjælker af stråling gennem deres omgivelser og ud langt ud over grænserne for deres vært galakse. Over tid, stråling på vej ud af galakser og energisk nok til at banke den eneste elektron ud af et hydrogenatom eller pakning nok Punch selv at fratage de to elektroner fra helium begyndte at reionize den stadigt mere svag gas mellem galakserne. (Reionize, da universet blev også ioniseret i den korte tid, før der var nogen atomer). Ved den tid, universet fejrede sin første milliardtedel fødselsdag, havde al brintgas mellem galakser er blevet ioniseret, og som kvasarer tændt, helium snart fulgte trop.

Stjernen dannelsesproces i dens forskellige aspekter synes at være en drivende kraft i udformningen galakserne, vi ser i dag. Ingen computerprogram har endnu været helt lykkedes at skabe en virtuel stjerne fra realistiske oprindelige betingelser. Jeg har derfor fulgt et observationsstudie tilgang til forståelse flere af de centrale variabler og agter at fortsætte med at forfølge denne tilgang med jorden, sub-orbital, og rumbaserede fremtidige instrumenter til at give nøglen observationelle input til teoretiske modeller og konfrontation af deres forudsigelser. Selvom måske tilsyneladende uafhængige, alle emner, som jeg har offentliggjort (se min litteraturliste) huske på en eller anden måde på stjernen dannelsesproces og komplekset vej fra Big Bang til People.

Comments are closed.