Chronologie van het heelal

thumb|Weergave van de evolutie van het heelal over 13,77 miljard jaar

De chronologie van het heelal geeft een overzicht van de evolutie en de toekomst van het heelal op basis van de theorie van de oerknal. De leeftijd van het heelal wordt op basis van de algemene relativiteitstheorie op 13,8 miljard jaar geschat. Deze chronologie vanaf het ontstaan van het heelal is het onderwerp van studie van de kosmologie. De eerste sterren ontstonden 100 tot 200 miljoen jaar na de oerknal, maar de astronomie en de kosmologie overlappen elkaar voor een groot deel.

Zeer vroege heelal Eén kracht tot 10 −43 seconden na de oerknal

De kleinste eenheden die in de natuurkunde een rol spelen zijn de planck-eenheden. Zo is de plancktijd .

De vier fundamentele natuurkrachten uit de natuurkunde beginnen als nog geen verschillende krachten. De algemene relativiteitstheorie stelt dat het hele heelal uit een miniem punt is ontstaan, dat in de buurt van een singulariteit kwam. Dit is het dichtst mogelijke tijdperk bij het absolute begin van de tijd dat huidige natuurkundigen hebben ontdekt. Er is weinig over deze periode bekend.

Grote unificatie tussen de 10−43 en 10−36 seconden na de oerknal. Introduction to Cosmology, 2003. blz 196, Addison-Wesley Dit tijdperk volgt het Planck-tijdperk op. De zwaartekracht scheidt zich van de andere krachten af, die verenigd blijven. De vroegste elementaire deeltjes en antideeltjes worden gemaakt.

Inflatie De duur van dit tijdperk is niet helemaal duidelijk, maar het tijdperk eindigt op 10−32 seconden na de oerknal In dit tijdperk splitst de sterke kernkracht zich af van de elektronucleaire kracht en zijn er in totaal vier fundamentele natuurkrachten. Het heelal ondergaat een extreem snelle exponentiële expansie, beter bekend als kosmische inflatie.

Elektrozwakke tijd van 10−36 tot 10−12 seconden na de oerknal De drie krachten zijn de zwaartekracht, de sterke kernkracht en de elektrozwakke kracht. De overgang van het vacuüm naar de toestand waarin deeltjes hun rustmassa krijgen vindt plaats.

Vroege heelal Creatie van materiedeeltjes van 10−12 tot 10−6 seconden na de oerknal Quarks, elektronen en neutrino's vormen zich in grote aantallen als het heelal afkoelt tot onder de 10 biljard graden.

De vier fundamentele krachten nemen hun huidige vorm aan. Het zijn de sterke kernkracht, elektromagnetische kracht, zwakke kernkracht en de zwaartekracht. Quarks en anti-quarks vernietigen elkaar bij contact, maar in een proces dat bekendstaat als baryogenese blijft er een overschot aan quarks bestaan.

Creatie van hadronen van 10−6 tot 1 seconde na de oerknal De temperatuur van het heelal is afgekoeld tot ongeveer een biljoen graden. Het heelal ondergaat de overgang van quarks naar hadronen, waarin quarks en gluonen hun huidige vorm krijgen en uitsluitend in neutronen en protonen voorkomen. Overblijfselen van deze overgang zijn bepaalde soorten donkere materie, axionen, zwarte gaten of 'quarkklontjes'. Het kan de materie ook een niet-homogene structuur hebben gegeven, die van invloed is geweest op de latere vorming van atoomkernen.

Leptonen van 1 seconde tot 3 minuten na de oerknal De meeste maar niet alle hadronen en antihadronen hebben elkaar weer vernietigd. Neutronen en protonen kunnen niet meer ongehinderd in elkaar overgaan. Het belangrijkste gevolg hiervan is dat er ongeveer zeven keer zoveel protonen als neutronen zijn, wat weer tot gevolg heeft dat het heelal voor het grootste deel uit waterstof bestaat.The Timescale of Creation. gearchiveerd

De talrijke achtergrondneutrino's die sindsdien zonder interacties op ons toe stromen, hebben toen hun dichtheid gekregen. Leptonen zoals elektronen en antileptonen zoals positronen hebben de overhand in de massa van het heelal. Verschillende mogelijke vormen van donkere materie onttrekken zich op dit moment aan de interacties met normale materie en hun hoeveelheden komen vast te liggen.

Kort daarna vindt de laatste grote vernietiging van antimaterie plaats: elektronen en positronen dumpen hun energie in de achtergrondfotonen, die daardoor nu iets meer energie hebben dan neutrino's.

Fotonen van 10 seconde tot 370.000 jaar na de oerknal Het heelal wordt tijdens deze lange periode van geleidelijke afkoeling met plasma gevuld, een hete, ondoorzichtige massa van atoomkernen en elektronen. Nadat de meeste leptonen en antileptonen elkaar verdelgd hebben aan het einde van het lepton-tijdperk, hebben de fotonen bij elkaar de meeste energie in het heelal.

Nucleosynthese van 10 seconden tot 20 minuten na de oerknal De temperatuur van het heelal daalt tot een punt, ongeveer miljard graden, waarop protonen en neutronen aan elkaar vast blijven zitten. Dit proces wordt nucleosynthese genoemd.Big Bang nucleosynthesis processes

Het overgrote deel van alle neutronen vormt samen met protonen heliumkernen, van het restant vormt het grootste deel deuteriumkernen, wat dan nog overblijft vormt lithium en een verwaarloosbare hoeveelheid zwaardere elementen.

Recombinatie van 240.000 tot 370.000 jaar na de oerknal Als de temperatuur van het heelal daalt tot ongeveer 3000 gradenHet oppervlak van de zon is ongeveer 3000 graden, maar die is binnenin ongeveer 6000 graden. en de dichtheid ook blijft dalen, vangen elektronen waterstof en heliumatomen op, beter bekend als recombinatie, waardoor de elektrische lading die de elektronen met zich meedragen worden geneutraliseerd. Met de elektronen, die nu aan atomen zijn gebonden, wordt het heelal transparant voor licht.

Terwijl het heelal uitdunt, neemt de interactie tussen de materie en straling af. De productie van fotonen eindigt vroeg, terwijl de energie-uitwisseling tussen de deeltjes nog een tijdlang doorgaat. De laatste fase van de omzetting van de oorspronkelijke energie in de meeste achtergrondfotonen die we nu waarnemen, vindt ook in dit tijdperk plaats.

Tegen het einde van deze periode bestaat het heelal uit ongeveer 75% waterstof en 25% helium, met alleen sporen van lithium.

Dark Ages van 370.000 tot 150 miljoen jaar na de oerknal De periode na de vorming van de eerste atomen en voordat de eerste sterren verschijnen, wordt aangeduid als de Dark Age. Hoewel fotonen nog steeds actief zijn, is het heelal donker. Met alleen diffuus overgebleven materie is er in deze periode weinig activiteit in het heelal. De energiedichtheid is door de uitdijing van het heelal lager dan de eerste seconden na de oerknal. De enige spectraallijn waarbinnen straling wordt uitgezonden is de 21cm-lijn. Het heelal wordt in deze periode door donkere materie en donkere energie gedomineerd.

Structuur van het heelal De chronologie van het heelal bestaat in grote lijnen uit vier stappen: oerknal en daarna de inflatie, nucleosynthese gedurende de eerste drie minuten, vorming van atomen, de recombinatie ongeveer 370 000 jaar later en opbouw van de structuur van het heelal die wij waarnemen.

De structuur van het heelal dat wij waarnemen ontstaat in vijf grote stappen: herionisatie, 1,5-1 miljard jaar na de oerknal stervorming vorming en evolutie van sterrenstelsels ontstaan en evolutie van het zonnestelsel ontstaan vorming

Categorie:Geschiedenis van de astronomie