Invoering
In het begin was er niets. Toen, ongeveer 13,7 miljard jaar geleden, vormde het universum zich. We weten nog steeds niet precies onder welke omstandigheden dit is gebeurd en of er een tijd voor tijd was. Maar met behulp van telescoopobservaties en modellen van deeltjesfysica, hebben onderzoekers een ruwe tijdlijn van belangrijke gebeurtenissen in het leven van de kosmos kunnen samenstellen. Hier bekijken we enkele van de belangrijkste historische momenten van ons universum, van de kindertijd tot de uiteindelijke dood.
De oerknal
Het begint allemaal bij de Big Bang, wat "een moment in de tijd is, geen punt in de ruimte", vertelde Sean Carroll, een theoretisch natuurkundige aan het California Institute of Technology, aan WordsSideKick.com. Het is met name het moment waarop de tijd zelf begon, het moment waarop alle volgende momenten zijn geteld. Ondanks zijn bekende bijnaam was de oerknal niet echt een explosie, maar eerder een periode waarin het universum extreem heet en dicht was en de ruimte in alle richtingen tegelijk naar buiten begon uit te breiden. Hoewel het model van de oerknal stelt dat het universum een oneindig klein punt van oneindige dichtheid was, is dat slechts een handbewegende manier om te zeggen dat we niet helemaal weten wat er toen aan de hand was. Wiskundige oneindigheden zijn niet logisch in natuurkundevergelijkingen, dus de oerknal is echt het punt waarop ons huidige begrip van het universum uiteenvalt.
Kosmisch inflatie-tijdperk
De volgende truc van het universum was om heel snel heel groot te worden. Binnen de eerste 0.0000000000000000000000000000001 (dat is een decimaal punt met 30 nullen vóór de 1) seconden na de oerknal, zou de kosmos exponentieel in omvang kunnen zijn uitgegroeid, waardoor delen van het universum uit elkaar waren gedreven die eerder nauw contact hadden gehad. Dit tijdperk, bekend als inflatie, blijft hypothetisch, maar kosmologen houden van het idee omdat het verklaart waarom verre gebieden in de ruimte zo op elkaar lijken, ondanks dat ze gescheiden zijn door grote afstanden. In 2014 dacht een team dat ze een signaal van deze uitbreiding hadden gevonden in licht uit het vroege universum. Maar de resultaten bleken later iets veel alledaagser te zijn: interfererend interstellair stof.
Quark-gluon-plasma
Een paar milliseconden na het begin van de tijd was het vroege universum erg heet - we hebben het over 7 biljoen en 10 biljoen graden Fahrenheit (4 biljoen en 6 biljoen graden Celsius) heet. Bij zulke temperaturen zwierven elementaire deeltjes, quarks genaamd, die normaal stevig in protonen en neutronen zijn gebonden, vrij rond. Gluonen, die een fundamentele kracht dragen die bekend staat als de sterke kracht, werden met deze quarks gemengd in een soepele oervloeistof die de kosmos binnendrong. Onderzoekers zijn erin geslaagd vergelijkbare omstandigheden te creëren in deeltjesversnellers op aarde. Maar de moeilijk te bereiken toestand duurde maar een paar fracties van een seconde, zowel bij aardse atoomscheerders als in het vroege heelal.
Het vroege tijdperk
Er was veel actie in de volgende fase, die begon rond een paar duizendsten van een seconde na de oerknal. Naarmate de kosmos groter werd, koelde hij af, en al snel waren de omstandigheden clement genoeg om quarks samen te laten komen in protonen en neutronen. Een seconde na de oerknal daalde de dichtheid van het universum voldoende dat neutrino's - het lichtste en minst interagerende fundamentele deeltje - vooruit konden vliegen zonder iets te raken, waardoor de zogeheten kosmische neutrino-achtergrond ontstond, die wetenschappers nog moeten detecteren.
De eerste atomen
Gedurende de eerste 3 minuten van het leven van het universum smolten protonen en neutronen samen en vormden een isotoop van waterstof, deuterium genaamd, evenals helium en een kleine hoeveelheid van het op een na lichtste element, lithium. Maar toen de temperatuur eenmaal daalde, stopte dit proces. Uiteindelijk, 380.000 jaar na de oerknal, waren de zaken koel genoeg zodat waterstof en helium konden combineren met vrije elektronen, waardoor de eerste neutrale atomen ontstonden. Fotonen, die eerder in de elektronen waren gelopen, konden nu zonder interferentie bewegen, waardoor de kosmische microgolfachtergrond (CMB) ontstond, een overblijfsel uit dit tijdperk dat voor het eerst werd gedetecteerd in 1965.
De donkere eeuwen
Heel lang gaf niets in het universum licht. Deze periode, die ongeveer 100 miljoen jaar heeft geduurd, staat bekend als de kosmische donkere middeleeuwen. Dit tijdperk blijft buitengewoon moeilijk te bestuderen omdat de kennis van astronomen over het heelal bijna volledig afkomstig is van sterrenlicht. Zonder sterren is het moeilijk om te weten wat er gebeurde.
De eerste sterren
Ongeveer 180 miljoen jaar na de oerknal begonnen waterstof en helium in grote bollen in te storten, waardoor helse temperaturen in hun kernen ontstonden die oplichtten in de eerste sterren. Het universum is een periode ingegaan die bekend staat als Cosmic Dawn of reionisatie, omdat de hete fotonen die door vroege sterren en sterrenstelsels werden uitgestraald, neutrale waterstofatomen in de interstellaire ruimte in protonen en elektronen braken, een proces dat bekend staat als ionisatie. Hoe lang de reïonisatie duurde, is moeilijk te zeggen. Omdat het zo vroeg gebeurde, worden de signalen ervan verduisterd door later gas en stof, dus de beste wetenschappers kunnen zeggen dat het ongeveer 500 miljoen jaar na de oerknal voorbij was.
Grootschalige structuur
Hier komt het universum ter zake, of in ieder geval het bekende bedrijf dat we vandaag kennen. Kleine vroege sterrenstelsels begonnen samen te smelten tot grotere sterrenstelsels en, ongeveer 1 miljard jaar na de oerknal, vormden zich superzware zwarte gaten in hun centra. Heldere quasars, die intense lichtbakens produceren die vanaf 12 miljard lichtjaar afstand te zien zijn, gingen aan.
De middelste jaren van het universum
Het universum bleef de volgende miljarden jaren evolueren. Vlekken met een hogere dichtheid uit het oorspronkelijke universum trokken de zwaartekracht materie naar zich toe. Deze groeiden langzaam uit tot galactische clusters en lange strengen van gas en stof, en produceerden een prachtig filamentair kosmisch web dat tegenwoordig te zien is.
Geboorte van het zonnestelsel
Ongeveer 4,5 miljard jaar geleden, in een bepaald sterrenstelsel, stortte een gaswolk in tot een gele ster met een systeem van ringen eromheen. Deze ringen vloeiden samen in acht planeten, plus verschillende kometen, asteroïden, dwergplaneten en manen, en vormden een bekend stelsysteem. De planeet derde van de centrale ster slaagde erin om ofwel een ton water vast te houden na dit proces, ofwel leverden kometen later een stortvloed van ijs en water.
