היקום מלא במיליארדי גלקסיות וטריליוני כוכבים, יחד עם מספרים כמעט בלתי נסתרים של כוכבי לכת, ירחים, אסטרואידים, שביטים וענני אבק וגז - כולם מסתחררים במרחבי החלל.
אבל אם אנחנו מתקרבים, מהם אבני הבניין של גרמי השמיים האלה, ומאיפה הם הגיעו?
מימן הוא היסוד השכיח ביותר שנמצא ביקום, ואחריו הליום; יחד הם מרכיבים כמעט את כל החומר הרגיל. אבל זה מהווה רק נתח זעיר של היקום - כ -5%. כל השאר עשויים מחומר שלא ניתן לראות וניתן לגלות רק בעקיפין.
בעיקר מימן
הכל התחיל במפץ גדול, לפני כ -13.8 מיליארד שנה, כאשר החומר החם והארוז בצפיפות לפתע התרחב במהירות לכל הכיוונים בבת אחת. מיליוני שניות לאחר מכן, היקום הנולד היה מסה גוברת של נויטרונים, פרוטונים, אלקטרונים, פוטונים וחלקיקים תת-אטומיים אחרים, כשהוא מסתובב על כמאה מיליארד מעלות קלווין, על פי נתוני NASA.
כל המעט חומר המרכיב את כל האלמנטים הידועים בטבלה המחזורית - וכל חפץ ביקום, מחורים שחורים לכוכבים מאסיביים לכתמי אבק חלל - נוצר במהלך המפץ הגדול, אמרה נטע בהקול, פרופסור לאסטרונומיה. במחלקה למדעי האסטרופיזיקה באוניברסיטת פרינסטון בניו ג'רזי.
"אנחנו אפילו לא מכירים את חוקי הפיזיקה שהיו יכולים להתקיים בסביבה כה חמה וצפופה", אמר בהקאל ל- Live Science.
כמאה שניות לאחר המפץ הגדול הטמפרטורה צנחה למיליארד מעלות קלווין שעדיין מחלחל. בערך 380,000 שנה לאחר מכן, היקום התקרר דיו כדי שפרוטונים ונויטרונים יתכנסו ויוצרים ליתיום, הליום ודוטריום איזוטופי המימן, בעוד אלקטרונים חופשיים נלכדו ויצרו אטומים ניטרליים.
מכיוון שהיו כל כך הרבה פרוטונים שגולשו ביקום המוקדם, מימן - היסוד הקל ביותר, עם רק פרוטון אחד וניוטרון אחד - הפך ליסוד השופע ביותר, המהווה כמעט 95% אחוז מהאטומים של היקום. על פי נאס"א, קרוב ל -5% מאטומי היקום הם הליום. ואז, כמאתיים מיליון שנה אחרי המפץ הגדול, הכוכבים הראשונים יצרו והפיקו את שאר היסודות, המהווים שבריר מה -1% הנותרים מכל החומר הרגיל ביקום.
חלקיקים בלתי נראים
משהו אחר נוצר במהלך המפץ הגדול: חומר אפל. "אבל איננו יכולים לומר באיזו צורה זה נמשך, מכיוון שלא גילינו את החלקיקים האלה," אמר בהקאל ל- Live Science.
עדיין לא ניתן לצפות ישירות בחומר אפל - אך טביעות אצבעותיו נשמרות באור הראשון של היקום, או בקרינת הרקע הקוסמית של מיקרוגל (CMB), כתנודות זעירות בקרינה, אמר Bahcall. המדענים הציעו לראשונה את קיומו של חומר אפל בשנות השלושים של המאה העשרים, תוך תיאורציה כי המשיכה הבלתי נראית של החומר האפל חייבת להיות זו שהחזיקה יחד אשכולות גלקסיות הנעים במהירות. עשרות שנים אחר כך, בשנות השבעים, האסטרונומית האמריקאית ורה רובין מצאה עדות עקיפה יותר לחומר אפל בשיעורי הסיבוב המהירים מהצפוי.
על סמך ממצאיו של רובין, אסטרופיסיקאים חישבו שחומר אפל - למרות שאי אפשר היה לראות או למדוד אותו - חייב להוות חלק משמעותי מהיקום. אך לפני כעשרים שנה גילו מדענים שהיקום מחזיק משהו מוזר אפילו יותר מחומר אפל; אנרגיה אפלה שנחשבת לשופעת באופן משמעותי מכל חומר או חומר אפל.
כוח שאי אפשר לעמוד בפניו
גילוי האנרגיה האפלה נוצר מכיוון שמדענים תהו אם יש מספיק חומר אפל ביקום בכדי לגרום להתפשטות להתפלט החוצה או לכיוון ההפוך, מה שגרם ליקום להתמוטט פנימה על עצמו.
והנה, כאשר צוות חוקרים חקר זאת בסוף שנות התשעים, הם גילו שלא רק שהיקום לא קורס על עצמו, הוא התפשט כלפי חוץ בקצב מהיר יותר ויותר. הקבוצה קבעה כי כוח לא ידוע - המכונה אנרגיה אפלה - דוחף את היקום בתוך החלל לכאורה של החלל ומאיץ את המומנטום שלו; ממצאי המדענים זיכו את הפיזיקאים אדם ריס, בריאן שמידט וסול פרלמוטר בפרס נובל לפיזיקה בשנת 2011.
מודלים של הכוח הנדרש כדי להסביר את קצב ההתפשטות המואץ של היקום מציעים כי אנרגיה אפלה חייבת להרכיב בין 70% ל 75% מהיקום. חומר אפל, בינתיים, מהווה בערך 20% עד 25%, בעוד שמה שנקרא חומר רגיל - הדברים שאנחנו באמת יכולים לראות - מעריכים כי הוא מהווה פחות מ- 5% מהיקום, כך אמר בהקול.
בהתחשב בכך שאנרגיה אפלה מהווה כשלושה רבעים מהיקום, ההבנה שהיא האתגר הגדול ביותר העומד בפני מדענים כיום, אמר האסטרופיזיקאי מריו ליביו, אז עם מכון המדע של טלסקופ החלל באוניברסיטת ג'ונס הופקינס בבולטימור, מרילנד, אמר לאתר האחות Live Science Space.com בשנת 2018.
ליבו אמר כי "אמנם אנרגיה אפלה לא מילאה תפקיד ענק בהתפתחות היקום בעבר, אך היא תשחק את התפקיד הדומיננטי באבולוציה בעתיד". "גורל היקום תלוי באופי האנרגיה האפלה."
