Geneza Si Evolutia Universului

Universul este constituit din totalitatea corpurilor și fenomenelor cosmice și a spațiului dintre ele. Este cel mai vast și mai complex sistem de organizare și de manifestare a materiei.

În cele ce urmează vom aborda, succint, într-o manieră științifică, formarea și evoluția Universului. Problema originii Universului și a Sistemului Solar i-a preocupat pe oameni de multă vreme. S-au emis diverse ipoteze care au încercat să răspundă la această preocupare.

Teoria Big Bang-ului (engl. „marea explozie”) explică, astfel, în mare parte formarea Universului, pe care o aseamănă cu o explozie de proporții. Din momentul formării Universului, a avut loc o expansiune a acestuia care continuă și astăzi. Conform acestei teorii, inițial toată materia existentă astăzi în Univers era concentrată într-un corp mic, extrem de fierbinte, o „minge de foc”. Materia era reprezentată prin particule elementare și antiparticule.

Astronomii cred că, în prima fracțiune de secundă de după explozie, Universul s-a extins în proporții de milioane de ori mai mari decât starea inițială, iar în următoarea fracțiune de secundă extinderea a devenit mai înceată, acesta răcindu-se și lăsând loc particulelor de materie să se formeze. Ca urmare a expansiunii, materia se răcea astfel încât la dublarea volumului se înjumătățea valoarea temperaturii.Dat fiind obiectul de studiu al acestui articol, vom opera cu distanțe imense și cu perioade de timp foarte mari.

Când Universul a ajuns la prima sa secundă de existență, după ultimele estimări acum 13,7 miliarde de ani, temperatura materiei scăzuse la cca 10 miliarde de grade, adică de aproape o mie de ori mai mare decât este tempertura în interiorul Soarelui. Atunci s-au format protonii.

După aproximativ o sută de secunde de la marea explozie, protonii s-au unit cu neutronii, formând nuclee de hidrogen greu (deuteriu). Din acestea s-au format nucleele de litiu, beriliu, heliu și alte elemente mai grele. Neutronii rămași au dus la fomarea nucleelor de hidrogen. Acest proces a durat câteva ore.

Materia era alcătuită atunci din electroni și protoni, cu antiparticulele lor, dar și din neutroni. Expansiunea și răcirea au continuat și electronii s-au unit cu antielectronii, formând fotoni. În felul acesta, Universul a devenit o sferă de lumină.

Expansiunea Universului a continuat încă aproximativ un milion de ani, fără schimbări deosebite, ci doar o răcire continuă. În acest timp, temperatura a coborât la doar câteva mii de grade, încât a început formarea de atomi, prin unirea nucleelor cu electronii.

Când Universul a ajuns la vârsta de un milion de ani, a ajuns să se răcească până la temperaturi de 3300 °C în medie, în care protonii și nucleele mai grele s-au format în urma nucleosintezei, putând apoi să se combine cu electronii, formând atomii. Înainte ca electronii să se combine cu nucleele, circulația radiațiilor prin spațiu era dificilă, radiațiile în forma fotonilor nu puteau traversa spațiul fără a intra în coliziune cu electronii, dar odată cu combinarea protonilor cu electronii care au format hidrogenul, traversarea fotonilor a fost ușurată. Radiațiile în forma fotonilor au caracteristicile gazului. Din momentul în care radiațiile au fost eliberate, totul s-a răcit până la -270 °C, numindu-se radiație cosmică de fond. Aceste radiații au fost detectate prima dată de către radiotelescoape și apoi de către sonda spațială COBE.

Radiația cosmică de fond (FCM) este în prezent fenomenul cel mai studiat din astrofizică și avem încă multe de aflat. El marchează prima noastră concepție asupra structurii Universului. O analiză mai recentă a FCM a revelat variații de temperatură ce nu depășeau a zecea miime dintr-un grad. Aceste variații sunt mici, însă ele constituie germenii străvechi ai structurilor cosmice care ne înconjoară în prezent.

Între anul 2 milioane și anul 4 milioane după Big Bang s-au format quasarii, galaxii extrem de energice. O populație de stele s-a format din gazul și praful interstelar, apoi s-a contractat în a forma galaxiile. Se consideră, însă că, doar în unele părti ale Universului expansiunea s-a încetinit și acolo s-a concentrat materia, formând galaxii. Această primă populație se numește Populația I și a fost formată aproape în întregime din hidrogen și heliu. Pentru a forma o stea, o aglomerare de gaz trebuie să se prăbușească, iar pentru a se prăbuși trebuie să se răcească. Neexistând altă sursă de răcire în afara hidrogenului molecular, procesul era mult mai puțin eficient, iar primele stele (având o masă de sute de ori mai mare decât a Soarelui) au trăit doar câteva milioane de ani. Stelele formate au evoluat creând la rândul lor alte elemente mai grele care au dus la fuziuni nucleare explodând și formând supernovele.

Se constată că, în Univers o mare parte a materiei este organizată în corpuri individualizate, de diferite dimensiuni si cu proprietăți distincte, cum sunt stelele și galaxiile. Dar spațiul dintre aceste corpuri nu este lipsit de materie. În el se găsesc particule de materie dispersate, este străbătut de radiații electromagnetice și cosmice și de câmpuri gravitaționale. În felul acesta, Universul este „impregnat” de materie și de manifestările ei.

Mai târziu s-a format Populația II, din care face parte și Soarele nostru, și conține elemente grele formate în istorie. Printre stelele din galaxia noastră se află plasați nori de mari dimensiuni, numiți nebuloase, care se compun din gaze și praf stelar. Într-un asemenea nor, în urmă cu aproximativ 4600 de milioane de ani a luat ființă sistemul nostru solar. El s-a format atunci când norul a început să se prăbușească din cauza gravitației. În timp ce norul se năruia, el a început să se rotească. Cu timpul, el a devenit un disc rotativ, cu cea mai mare parte a materiei, concentrată în centru, sub forma unei umflături. Aceasta a continuat să se prăbușească, din cauza forțelor gravitaționale, devenind tot mai mică și mai caldă. Când temperaturile din interior au atins zeci de milioane de grade, s-a declanșat procesul de fuziune nucleară. Bulgărele central a început să strălucească, ca o nouă stea, și astfel a luat naștere, ceea ce astăzi reprezintă pentru noi Soarele. Între timp, din praful cosmic și gaze, au luat naștere cele nouă planete. Cele mai multe din aceste planete au sateliți.

Soarele nostru s-a format deci acum aproximativ 5 miliarde de ani și se află la jumătatea vieții sale. Se presupune că, viața Soarelui nostru este de aproximativ 11 miliarde de ani. Singura forță considerată, în mod normal semnificativă pe distanțe astronomice este gravitația, iar forța de atracție gravitațională exercitată de un corp – fie el o stea, o planetă, un om sau un nor de gaz – depinde de cât de multă materie este în el. Așa se face că, spre exemplu Luna, un membru relativ mic al familiei Soarelui nostru, are o forță de atracție atât de slabă, încât nu a putut să rețină măcar o atmosferă. Pământul, fiind mult mai mare decât Luna, are deci o capacitate mult mai mare de a atrage obiecte spre el și, din fericire poate reține atmosfera pe care o respirăm.

Atracția gravitațională a dus la comprimarea norilor de hidrogen și heliu, cu creșterea locală a temperaturii până la declanșarea fuziunii nucleare. Aceasta a generat creșterea din nou a temperaturii și formarea stelelor, corpuri cosmice incandescente care emit lumină si căldură în spatiul înconjurător. Ele se deosebesc prin dimensiuni, temperatură, culoare și luminozitate. Unele au temperaturi foarte mari, dar au luminozitate și dimensiuni reduse. Ele sunt numite pitice albe. Altele au dimensiuni uriașe și sunt numite gigante.

Unele stele au densități atât de mari încât atracția lor nu permite luminii să se disperseze în spatiu și de aceea li se spune găuri negre. Ele au atras în jurul lor materia răcită formând planete, asteroizi, meteoriți și comete.

Stelele, împreună cu alte corpuri cosmice, sunt grupate în aglomerări imense numite galaxii. După unele aprecieri, în Univers ar exista peste 100 de miliarde de galaxii. Unele dintre ele sunt concentrate în anumite părți ale Universului, formând roiuri de galaxii.

Noi vedem stelele grupate pe bolta cerească și acestor grupări li s-au spus constelații. Datorită formei acestor grupări, constelațiile au fost asemuite cu unele ființe sau obiecte și li s-au dat denumiri corespunzătoare.

Datorită mișcării de revoluție a Pământului, în decursul unui an, observăm Soarele proiectat în dreptul a 12 dintre constelații. Acestora li s-au spus constelații zodiacale. Considerând că pozitia Soarelui în raport cu constelațiile ar influența soarta oamenilor din momentul nașterii lor, s-a elaborat horoscopul, în încercarea de a prevedea viitorul.

Dintre constelații, are o importanță aparte Carul Mic, deoarece conține Steaua Polară, care indică nordul în emisfera noastră.

Corpurile reci din Univers sunt grupate în jurul unor stele, constituind sisteme stelare, cum este Sistemul Solar.În felul acesta s-a format și Sistemul Solar în cadrul Galaxiei noastre. O aglomerare mare de materie a dus la formarea Soarelui, care este o stea. În jurul lui, s-au produs alte aglomerări de materie, mai mici, care au format planetele cu sateliții lor.

În Univers există mari cantități de materie care nu este organizată în corpuri distincte. Ea se află sub formă de praf și gaze dispersate în spațiul cosmic. Se poate constata o tendință de aglomerare a acestei materii neorganizate în imenși nori de materie ceva mai densă cărora li se spune nebuloase. Ele apar ca pete mai luminoase pe bolta cerească.

Forța gravitațională slăbește odată cu creșterea distanței, asfel încât, în această etapă a evoluției Universului, prăbușirea gravitațională este posibilă doar la scară mică – se formau primele galaxii, niște simple aglomerări de gaz. Prăbușirea gravitațională a materiei, care a sfârșit prin a forma galaxii, a continuat în lumina tot mai slabă a Universului, în răcire.

Neputându-se da un răspuns la întrebarea ce a existat înainte de formarea Universului, putem face o presupunere inteligentă și anume, putem afirma că timpul a început odată cu Universul. Dinamica perpetuă în care se găsește Universul face să nu putem da un răspuns la întrebarea: „Cât de mare este Universul ?„ ci, mai degrabă, la întrebarea „Cât de mare este Universul acum?” Chiar și așa este imposibil de determinat acel „acum” care să aibă același înțeles în întregul Univers.

Complexitatea Universului a născut numeroase controverse chiar în rândul savanților lumii. Astfel savantul german Max Karl Ernst Planck , autorul Teoriei Cuantice, care studiază Universul la dimensiunile cele mai mici, este în dezacord cu Albert Einstein, autorul la fel de celebre teorii a relativității, în ceea ce privește timpul.

Planck afirmă că, energia nu poate fi considerată un flux continuu, ci există sub formă de cantități mici sau cuante și susține că nimeni și nimic nu poate explica ce s-a întâmplat în primele 10-43 secunde. Nu există o definiție universal acceptată a termenului „materie”. În modelul standard al fizicii de particule, materia este alcătuită din particule elementare, obiecte punctiforme având diverse proprietăți.

Un lucru se impune de la sine și anume că, existăm, suntem formați din atomi și molecule, iar această materie trebuie să fi fost creată într-un fel sau altul. Fie a existat dintotdeauna, fie a fost produsă la un moment dat. În opinia specialiștilor, niciuna din aceste ipoteze nu este ușor de acceptat. Până, însă, la jumătatea secolului al XVI-lea, Pământul era considerat de mulți astronomi ca fiind centrul Universului. În anul 1543, astronomul polonez, Nicolaus Copernicus, studiind mișcările de rotație ale planetelor, a fost primul care a emis ipoteza existenței unui sistem solar.

Pământul este situat, împreună cu Soarele, într-o galaxie numită Calea Lactee, care cuprinde aproximativ 200 miliarde de stele. Această galaxie are formă lenticulară, cu axa mare de aproximativ 100 000 ani-lumină. Aglomerarea stelelor din Galaxia noastră formează, pe bolta cerească, o fâșie mai luminoasă.

Pământul, la început, în stare lichidă, datorită temperaturilor foarte mari, este astăzi o sferă, cu diametrul de aproximativ 12.800 km care se mișcă în jurul Soarelui la o distanță de 150.000.000 km . Înainte ca suprafața planetei noastre să se poată răci, a avut loc un eveniment dramatic, care a avut drept consecință formarea Lunii. Teoria care are astăzi, cei mai mulți susținători afirmă că, aceasta s-a format datorită ciocnirii extrem de puternice a Pământului cu un alt corp ceresc, probabil de mărimea planetei Marte. Cele două corpuri au fuzionat, iar resturile de materie împrăștiate au format Luna. Faptul că Luna este mai puțin densă decât Pământul, arată că nucleele celor două corpuri cosmice nu au participat la formarea Lunii, ci au fuzionat, formând nucleul actual al Pământului.

Și în prezent, continuă concentrarea materiei în corpuri mai mari. Astfel, unii asteroizi și meteoriți sunt atrași și cad pe suprafața planetelor și sateliților lor. Pământul primește o cantitate de aproximativ 100 000 de meteoriți în 24 de ore.

CONCLUZII

Privind într-o noapte senină cerul, vedem stelele. Aceste puncte minuscule, sclipitoare, sunt sori, mulți dintre ei mult mai mari, mai fierbinți și mai puternici decât al nostru, Pămîntul părând a fi în Univers ca un fir de nisip în Deșertul Sahara.

Astăzi, ajutați de progresele tehnologice extraordinare, utilizând instrumente de observație care se deplasează pe orbită în jurul Pământului, dincolo de atmosfera lui cețoasă (telescopul spațial Hubble) și de evoluția uluitoare a sistemelor informatice, oamenii de știință au reușit să găsească răspunsuri la multe întrebări legate de Univers, începând de la crearea lui, cu mult înainte ca Pământul să existe, până în prezent, și continuând cu viitorul, când planeta nostră nu va mai fi nici măcar o amintire. Cu siguranță, sunt destule întrebări la care nu s-au găsit răspunsuri și, poate, nu se vor găsi niciodată, multe întrebări care au născut vii controverse și la care avem mai multe răspunsuri, dar un lucru este cert: cosmologia-știința care se ocupă cu studiul evoluției trecute, prezente și viitoare a Universului a înregistrat progrese ca niciun alt domeniu de studiu al lumii contemporane.

Deși a perfecționat continuu mijloacele de cercetare, omul a reușit să exploreze doar o mică parte din Univers, căruia i se spune Univers observabil sau Metagalaxie. Restul universului, încă nu a fost observat, dar face parte și el din Universul fizic.

Date fiind dimensiunile uriașe ale părții deja observate, se consideră că Universul este infinit în spațiu. Totodată, se apreciază că el este infinit în timp, deoarece materia nu poate fi creată din nimic; ea doar îsi schimbă continuu formele de organizare. Considerând că, Universul se extinde, întrebarea logică este dacă expansiunea se va opri la un moment dat. S-ar putea ca asta să se întâmple din cauza forței de gravitație a materiei. În acest caz, s-ar inversa procesul de expansiune și toate galaxiile s-ar contracta și s-ar comprima până când ar ajunge să ocupe iar un punct minuscul. Acest posibil proces este cunoscut printre oamenii de știință ca Marea Implozie, Marele Colaps sau Big Crunch. În cazul în care s-ar produce acest Big Crunch, s-ar putea să aibă loc apoi un nou Big Bang, astfel că, după ce s-ar comprima, Universul ar începe să se extindă din nou.

Pe de altă parte, cei care cred că Universul se va extinde fără limite, consideră că, s-ar putea produce Moartea Tehnică a planetei noastre, căci într-un Univers deschis și în continuă expansiune, ar fi prea frig pentru a exista viață.

BIBLIOGRAFIE

1.BRIAN MAY, PATRICK MOORE, CHRIS LINTOTT – Bang! Istoria completă a Universului JOAN SOLE

2. 365 de întrebări și răspunsuri pentru a înțelege lumea MARSHALL CAVENDISH ROMANIA

3. Arborele Lumii – Revistă de cultură generală

4. RO.WIKIPEDIA.ORG

5. Enciclopedie liberă online-consultată la 02.02.2015