SKAPELSEN

DEN STORA SMÄLLEN

Universums tillkomst beskrivs av ”den stora smällen”-teorin, som är allmänt accepterad bland kosmologer och bekräftas av en mängd observationer. Man har kunnat kartlägga universums utveckling från bara någon biljondels sekund efter denna smäll.

Singulariteten

I begynnelsen finns ingenting. Inte ens ett stort tomrum som kan vara tomt. Det finns inget ljus, inget mörker och inga ting som inte existerar i ingenstans.

Men någonstans i ingenstans finns ett oansenligt litet korn, knappt synbart. Det är fylld av en helt ofattbar energimängd som bara väntar på att frigöras, för det lilla kornet ska snart bilda ett helt universum. Trots att det är fyllt med allt som någonsin ska existera väger det inget, för det finns ingen tyngdlag som ger den vikt. Den har heller ingen ålder, för tiden har ännu inte startat.

Den stora smällen

För ca 13,7 miljarder år sedan blåser kornet plötsligt upp och expanderar med en dramatisk hastighet. Energin som frigörs gör att temperaturen i vårt pyttelilla universum vid explosionstillfället är 10^32  grader varmt, tio kvadriljoner gånger högre än temperaturen i vår sols inre. Explosionen skapar rummet och påbörjar tiden, och det med en extrem hastighet.

Inflation

Efter någon mikrosekund genomgår universum en inflation där den fördubblar sin storlek minst hundra gånger inom bara några mikrosekunder. Det blir alltså inte hundra gånger större på kort tid, det fördubblar sin storlek var tiomiljarddels biljondels biljondels sekund, minst hundra gånger, vilket gör att universum under en mycket kort tid expanderar snabbare än ljusets hastighet.

Efter hand som universum utvidgar sig fördelas den enorma hettan över ett allt större rum och svalnar.

0,000 001 sekund: Elementarpartiklar

Efter en hundratusendels sekund är universum så sval att energin börjar finfördelas i pyttesmå knyten. Kvarkar och elektroner, materiens absolut minsta beståndsdelar, sprider sig i universum. I fritt och löst tillstånd gör partiklar ingen nytta, men i den stora smällen skapas även olika krafter som elektromagnetism och kärnkraft. Kärnkraften binder samman kvarkarna tre och tre som beroende på laddningar bildar antingen en positivt laddad proton eller en neutralt laddad neutron.

1 sekund: Lätta atomer bildas

Efter en sekund har universum svalnat till bara några miljarder grader. Energitätheten är ännu så stor att kärnkraften inte mäktar binda elektroner, protoner och neutroner, de partiklar som krävs för att bilda materia, till varandra. Men ensamma protoner är detsamma som lätt väte och det är alltså detta ämne som fyller det nyfödda universum.

Efter en minut

är universum ca 1,6 miljoner miljarder kilometer i diameter - vår galax Vintergatan är idag 940 miljoner miljarder km i diameter - och ca 10 miljarder grader varmt, och kärnkraften lyckas äntligen tygla partiklarnas energi och bilda de första sammansatta atomerna. Universum får nu fem grundämnen. Tyngre grundämnen som kol och syre, båda en förutsättning för alla livsformer, finns inte och nu är universum bara en miljard grader varmt och alltför sval för att genomföra ytterligare kärnreaktioner. Förutsättningen för Liv verkar förgånget.

Det är dock så varmt att atomerna inte förmår binda till sig de enormt energifulla elektronerna, som fortfarande rör sig för snabbt. Atomer utan elektroner är ostabila och oförmögna att bilda något annat än en utsmetad plasma och detta plasma förblir i 300 000 år.

Mörker

Redan från den första mikrosekunden rör sig elektronerna allt långsammare, dvs. de får lägre rörelseenergi. Eftersom energi inte kan förgöras (eller skapas) så omvandlas elektronernas förlorade energi till partiklar som kallas fotoner. Fotonernas rörelseenergi genererar en elektromagnetisk våg som de kemiska ämnena i våra ögon tolkar som ljus. Men fotonerna, dvs. ljuset, fångas in av plasmat, så smällen som skapar universum utstrålar märkligt nog inget ljus utan döljs i en mystisk dimma.

Under några hundra tusen år händer inget annat än att universum växer och svalnar.

300 000 år: Varde ljus

Efter 300 000 år är, när universum bara är 3 000 grader, mäktar kärnkraften äntligen binda elektronerna runt atomkärnorna. Plasmat övergår successivt till fast materia, fotonerna släpps fria och ljuset skiljer sig från mörkret.

Universum får sin struktur

Mycket små avvikelser i materiens täthet leder till att gravitationen under några hundra tusen år klumpar ihop all befintlig massa till planeter, som klumpar ihop sig till spridda galaxer som klumpar ihop sig till galaxanhopningar. Universum får sitt utseende, med skillnaden att det är mycket mindre. Utan dessa tidiga avvikelser i täthet hade universum kunnat förbli homogen i sin struktur vilket hade förhindrat bildandet av stjärnor och allt liv.

Den ursprungliga materian som bygger upp galaxerna har oundvikligen satts i en svag rotation åt något håll. Från början är den nästan obefintlig men förstärks i takt med att materian klumpar ihop sig som galaxer. (En konståkare som gör en piruett på isen snurrar fortare när armarna dras in.)

Nästa avsnitt:

Stjärnornas epok

Efter 400 miljoner till 1 miljard år efter den stora smällen har gravitationen klumpat ihop väte och helium i sådana mängder att de första stjärnorna föds. Stjärnornas inre kommer visa sig bli lagom heta för att sätta igång kärnreaktioner som skapar tyngre grundämnen som t.ex. syre och kol, vilket blir avgörande för det kommande livet.