Kosmologi

Wikipedia

Se även Kosmologi (andra betydelser).

Kosmologi är det vetenskapliga studiet inom astronomin och fysiken av universums uppkomst och utveckling och dess storskaliga struktur. Den kosmologiska standardmodellen är den vedertagna beskrivningen av hur universum uppkom för omkring 14 miljarder år sedan genom Big Bang – en våldsam händelse då rummet och tiden uppkom och rummet började expandera från ett gemensamt hett tillstånd i termodynamisk jämvikt.

Kosmologin utgår från den kosmologiska principen, som säger att universum ser likadant ut för alla observatörer: universum är isotropiskt och homogent på stora avståndsskalor (miljontals ljusår eller mer). En stor mängd observationer tyder på att detta är riktigt. Den kosmologiska principen tillsammans med Hubbles observation att universum expanderar har lett till uppkomsten av Big Bang-teorin.

De klassiska hörnstenarna i kosmologin är universums expansion, den kosmiska bakgrundsstrålningen och syntesen av lätta grundämnen i det tidiga universum, den så kallade nukleosyntesen. I den moderna kosmologin studerar man också uppkomsten av galaxer och storskaliga strukturer, anisotropier och fluktuationer i den kosmiska bakgrundsstrålningen, mörk materia, mörk energi och inflation.

Kosmologi studeras experimentellt genom astronomiska observationer och markbaserade eller satellitbaserade mätningar av strålning. Den teoretiska beskrivningen är baserad på den allmänna relativitetsteorin, där man kan visa att den kosmologiska principen och ett expanderande universum leder till Big Bang-teorin och den kosmiska bakgrundsstrålningen. Fysikerna använder även många andra grenar av fysiken, som partikelfysik, kärnfysik, statistisk fysik och kvantfältteori.

Några av de viktigaste experimentella observationerna är upptäckten av avlägsna galaxer liknande vår egen, Hubbles upptäckt av universums expansion, Penzias och Wilsons upptäckt av den kosmiska bakgrundsstrålningen och senare upptäckten av dess anisotropier av COBE-satelliten, och Hubbleteleskopets mätningar av galaxers hastigheter. På senare tid har mörk materia upptäckts, WMAP-satelliten har gjort mycket precisa mätningar av bakgrundsstrålningens fluktuationer och studier av avlägsna supernovor har lett till upptäckten av mörk energi – vakuumenergi eller en kosmologisk konstant.

Den moderna versionen av den kosmologiska standardmodellen kallas också Lamda-CDM-modellen, där Lambda betecknar den kosmologiska konstanten och CDM står för Cold Dark Matter (kall mörk materia). Enligt mätningarna består universum till 4 procent av vanlig materia, 23 procent mörk materia och 73 procent mörk energi, så vi känner bara till 4% av universums beståndsdelar. Mätningarna har också avslöjat att universums expansion accelererar, och att universums geometri är flat (till skillnad från stängd eller öppen).

Innehåll 1 Fysikalisk kosmologi 2 Historiska teorier inom fysikalisk kosmologi 3 Alternativa modeller 4 Externa länkar 5 Referenser

[redigera] Fysikalisk kosmologi

Se vidare

• Big Bang
  • Inflation
  • Kosmisk bakgrundsstrålning
    • Sunyaev-Zeldovich-effekten
  • Mörk materia
  • Mörk energi
• Topologiska defekter
• Galaxformering och evolution
• Universums framtid
• Kosmologins tidslinje
• Kosmisk varians - observerar vi endast en kopia av universum?
• Antropiska principen

[redigera] Historiska teorier inom fysikalisk kosmologi

Innan den kosmiska bakgrundsstrålningen upptäcktes hade Big Bang-teorin sin största konkurrent i den så kallade Steady state-teorin. Det har också tidigare funnits andra alternativa modeller. Allteftersom att fler och exaktare kosmologiska observationer har gjorts har de äldre teorierna alla övergivits till förmån för Big Bang.

Bland historiska kosmologiska modeller kan nämnas

• Steady state-teorin, föreslagen av Bondi, Gold och Hoyle. Denna teori övergavs eftersom den inte kunde förklara den kosmiska bakgrundsstrålningen på ett tillfredsställande sätt.
• Den kvasi-stationära tillståndsteorin (eng. Quasi Steady State), som är en modifikation av den ursprungliga Steady state-teorin av bland andra Hoyle och Narlikar
• Klein-Alfvéns kosmologi, en alternativ teori utarbetad av Hannes Alfvén och Oskar Klein
• Trött ljus-teorin (eng. Tired light) - en alternativ teori som försöker förklara rödförskjutningen hos avlägsna objekt med energiförlust hos ljuset istället för universums expansion.

[redigera] Alternativa modeller

Det finns även numera alternativa kosmologiska modeller och kompletterande teorier till den kosmologiska standardmodellen, den så kallade LambdaCDM-modellen. Ett exempel är

• MOND - en alternativ gravitationsteori föreslagen av Mordehai Milgrom som ersätter behovet av mörk materia med en modifierad gravitationslag på stora avstånd.

[redigera] Externa länkar

• Ned Wright: Cosmology tutorial and FAQ
• Sean Carroll: Cosmology Primer

[redigera] Referenser

• P. J. E. Peebles. (red.). (1993). Principles of Physical Cosmology. . Översättning: . Princeton: Princeton University Press. sid. . ISBN 0691019339.

• J. A. Peacock. (red.). (1998). Cosmological Physics. . Översättning: . : Cambridge University Press. sid. . ISBN 0521422701.

• S. Dodelson. (red.). (2003). Modern Cosmology. 2nd ed. Översättning: . San Diego: Academic Press. sid. . ISBN 0122191412.