Makrokosmos.
Min första upplevelse
av Rymden var nog ett äventyr i Kalle Anka. Bortom vårt jordklot
fanns en cocktail av planeter, asteroider, kometer och stjärnor, om man
inte hade raket eller tefat för att åka ut så kunde man besöka
någon knäppig professor som tittade ut i en groteskt stor kikare.
Bland den breda allmänheten är nog föreställningsvärlden densamma, rymden är något STORT och märkligt, den är SVÅR att förstå och den angår egentligen bara kufiska FORSKARE. Dom inbördes relationerna mellan stjärnor, galaxer och planeter vad gäller storlek, avstånd och tids-skalor är tämligen oklara trots otaliga pedagogiska artiklar i dagstidningarna vid månförmörkelser och asteroid-regn.
Det var på 1800-talet
som man kunde mäta avstånd till stjärnorna med parallaxmetoden
som innebär att man utnyttjar jordens bana runt solen för att få
flera något olika observationsvinklar enligt samma princip som i lantmäteri.
Dessutom kunde man ta spektrum av stjärnljuset och på så sätt
få information om temperaturförhållanden och kemisk sammansättning.
Om rymden är full av stjärnor då kan man undra varför det
är mörkt på natten? På samma sätt som när man
är i skogen så borde varje vinkelsegment man betraktar inkludera
åtminstone någon stjärna om inte nära så i alla
fall långt bort. Visserligen minskar ljusstyrkan med kvadraten på
avståndet men det kompenseras av att antalet stjärnor ökar kvadratiskt
då avståndet växer. Detta kallas Olbers paradox. En lösning
kunde vara att det bara finns ett begränsat antal stjärnor men då
borde dessa falla in mot sin gemensamma tyngpunkt. För att undvika detta
så kan man tänka sig att stjärnorna istället roterar runt
den gemensamma tyngdpunkten, detta skulle då förklara den formation
som kallas Vintergatan det band som går över himlen med otaliga svagt
lysande stjärnor (beroende på att de ligger längre bort än
de övriga stjärnorna). Denna tanke fanns redan för flera hundra
år sedan men det var först på 1900-talet som teleskopen blev
tillräckligt bra för att kunna fastställa att så verkligen
är fallet. Andra dimfläckar utanför vintergatans band visade
sig vara andra galaxer såsom Andromeda och de Magellanska molnen (som
bara syns på södra halvklotet). Nu kan man ju fråga sig om
inte galaxerna också borde uppfylla Olbers paradox. Här började
den disciplin som kallas kosmologi där man tillämpade den nyligen
formulerade allmänna relativitetsteorin på kosmos. Einstein själv
var konfunderad av detta problem och laborerade med en kosmologisk konstant
för att åtminstone undvika gravitationskollaps av alla galaxerna.
Den som var pionjär på detta område blev istället Lemaitre
vars teori om en urknall tycktes bekräftas av astronomen Hubbles upptäckt
att galaxerna skingras från varandra vilket märks på rödförskjutningen
av avlägnsa galaxers spektrum. Denna teori har sedan förfinats, år
1965 upptäckte man den kosmiska bakgrunds-strålningen som är
efterskenet av denna händelse, forskarna vid Bell Laboratories var på
jakt efter den irriterande störningskälla som försämrade
radiokommunikation vid frekvens motsvarande den s.k "antenntemperaturen"
av cirka 3 grader Kelvin. Lemaitre tänkte sig en så kallad "uratom"
som startpunkt och visserligen hade man hittat otroligt täta objekt i form
av neutronstjärnor med egenskaper som påminde om vad man kunde förvänta
sig. Men nu är det så enligt relativitetsteorin att en neutronstjärna
kan ha en massa högst 3 gånger större än solen (eller en
miljon gånger jordens). Om massan är större än så
kommer neutronstjärnan att rasa ihop till ett svart hål där
all materia skulle samlas i en enda punkt (singulariteten). Man försökte
förklara ursmällen med en naken singularitet, detta skulle vara som
ett svart hål men ha motsatt effekt att materia kastades ut ur ett punktformigt
objekt. Enligt kvant-teorin 1900-talets oregerlige samregent till Einsteins
relativitetsteori borde detta objekt inte vara exakt en matematisk punkt utan
ha en storlek på cirka 10 -35 meter, denna Planck-längd kan sägas
vara när energi-nivån i obestämdhetsrelationen motsvarar gravitationen
i ett svart hål. Enligt dom kosmologiska ekvationerna skulle en sådan
"lättklädd nästan-singularitet" expandera till en storlek
som idag skulle vara endast en tiondels millimeter! Eftersom univesum är
mer än 10 miljarder ljusår och ett ljusår är nästan
10 000 000 000 000 000 meter så borde "nästan-singulariteten"
haft en storlek som var 1030 gånger större än Planck-längden.
Denna storlek råkar vara en tiondels millimeter även den men detta
avser alltså universums storlek vid tiden NOLL och inte vid dagens tidpunkt,
som numera beräknas till 13.7 miljarder år. (Detta sammanträffande
beror helt enkelt på att rymden växer proportionellt mot kvadratroten
av tiden). Man kan alltså säga att teorin om stora smällen bara
räcker halv-vägs för att förklara universums början
vad som behövs är alltså en teori om en "jätte-stor
smäll" (åtminstone dubbelt så stor om man tänker
sig en logaritmisk skala).
Under 1980-talet så lyckades vetenskapsmännen formulera en sådan teori den s.k. uppblåsningsmodellen som ger en storleksökning inte bara med futtig faktor om 1030 utan med hela 101 000 000 000 000 gånger. Att denna nya förbättrade teori håller måttet tycks bekräftat med precisionsmätningar av bakgrunds-strålningen som utförts av rymdsonder i början av 2000-talet (MAP-sonden även kallad Wilkinson Observatoriet). Den nya modellen antager att det i skapelsens början fanns ett skalärt fält inflaton som utövade en repulsiv kraft som fick universum att expandera fortare än vad det annars skulle ha gjort. Dom senaste åren har man också upptäckt mörk energi som får utvidgningstakten att öka istället för att bromsas in, denna form av skalärt fält kallat kvintessens är dock mycket svagare varför tidsförloppet sker under miljarder år medan uppblåsningen som började stora smällen tog endast 10-38 sekunder (detsamma som 0,00000 00000 00000 00000 00000 00000 00000 0001 sekund) Möjligen kan man tänka sig att denna kvintessens är någon slags rest av inflatonfältet som då inte helt har avklingat.