Introduktion
I början fanns det ingenting. Sedan, för 13,7 miljarder år sedan, bildades universum. Vi vet fortfarande inte de exakta förhållandena under vilka detta hände, och om det fanns en tid före tiden. Men med hjälp av teleskopobservationer och modeller av partikelfysik har forskare kunnat sätta ihop en grov tidslinje av stora händelser i kosmos liv. Här tittar vi på några av vårt universums viktigaste historiska ögonblick, från dess spädbarn till dess eventuella död.
Big Bang
Det hela börjar vid Big Bang, som "är ett ögonblick i tid, inte en punkt i rymden", berättade Sean Carroll, en teoretisk fysiker vid California Institute of Technology, till Live Science. Specifikt är det det ögonblick då själva tiden började, det ögonblick som alla efterföljande ögonblick har räknats från. Trots sin välkända moniker var Big Bang inte riktigt en explosion utan snarare en period då universum var extremt hett och tätt och rymden började expanderas utåt i alla riktningar på en gång. Även om modellen för Big Bang säger att universum var en oändligt liten punkt med oändlig täthet, är det bara ett handvågigt sätt att säga att vi inte riktigt vet vad som hände då. Matematiska oändligheter är inte vettiga i fysikekvationerna, så Big Bang är verkligen den punkt där vår nuvarande förståelse av universum bryts ned.
Kosmisk inflationstid
Universumets nästa trick var att bli riktigt stort riktigt snabbt. Inom de första 0.00000000000000000000000000000000001 (det är en decimalpunkt med 30 nollor före 1) sekunder efter Big Bang kunde kosmos ha expanderat exponentiellt i storlek och drivit isär delar av universum som tidigare varit i nära kontakt. Den här eran, känd som inflation, förblir hypotetisk, men kosmologer gillar idén, eftersom den förklarar varför utrymmen i rymden verkar så lika varandra trots att de är åtskilda av stora avstånd. Redan 2014 trodde ett team att de hade hittat en signal om denna expansion i ljus från det tidiga universum. Men resultaten visade sig senare vara något mycket mer vardagligt: störande interstellärt damm.
Quark-gluon plasma
Några millisekunder efter tidens början var det tidiga universum riktigt hett - vi talar mellan 7 biljoner och 10 biljoner grader Fahrenheit (4 biljoner och 6 biljoner grader Celsius) varma. Vid sådana temperaturer vandrade elementära partiklar som kallas kvarkar, som normalt är bundna tätt inuti protoner och neutroner. Gluoner, som bär en grundläggande kraft känd som den starka kraften, blandades in med dessa kvarkar i en soppig primordial vätska som genomsyrade kosmos. Forskare har lyckats skapa liknande förhållanden i partikelacceleratorer på jorden. Men det svårtillgängliga tillståndet varade bara några bråkdelar av en sekund, såväl i jordatomer som i det tidiga universum.
Den tidiga epoken
Det var mycket action i nästa tid, som började ungefär några tusendels sekund efter Big Bang. När kosmos expanderade, kyldes det, och snart klädde tillstånd tillräckligt för att kvarkar samlades i protoner och neutroner. En sekund efter Big Bang tappade universumets täthet tillräckligt för att neutrinoer - den lättaste och minst samverkande grundläggande partikeln - kunde flyga framåt utan att slå någonting och skapa det som kallas den kosmiska neutrinobakgrunden, som forskare ännu inte har upptäckt.
De första atomerna
Under de första tre minuterna av universumets liv smältes protoner och neutroner samman, och bildade en isotop av väte som kallas deuterium samt helium och en liten mängd av det näst lättaste elementet, litium. Men när temperaturen sjönk stoppade denna process. Slutligen, 380 000 år efter Big Bang, var sakerna tillräckligt coola så att väte och helium kunde kombineras med fria elektroner, vilket skapade de första neutrala atomerna. Fotoner, som tidigare hade stött på elektronerna, kunde nu röra sig utan störningar och skapa den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB), en relik från denna era som först upptäcktes 1965.
De mörka åldrarna
Under mycket lång tid gav ingenting i universum ljus. Denna period, som varade i cirka 100 miljoner år, är känd som den kosmiska mörkåldern. Denna epok är fortfarande extremt svår att studera eftersom astronomers kunskap om universum nästan helt kommer från stjärnljus. Utan några stjärnor är det svårt att veta vad som hände.
De första stjärnorna
Cirka 180 miljoner år efter Big Bang började väte och helium kollapsa i stora sfärer, vilket genererade infernala temperaturer i deras kärnor som tändes upp i de första stjärnorna. Universumet gick in i en period känd som kosmisk gryning, eller rejonisering, eftersom de heta fotonerna som utstrålades av tidiga stjärnor och galaxer bröt neutrala väteatomer i det interstellära utrymmet till protoner och elektroner, en process som kallas jonisering. Hur länge reonisering varade är svårt att säga. Eftersom det inträffade så tidigt döljs dess signaler av senare gas och damm, så de bästa forskarna kan säga är att det var över cirka 500 miljoner år efter Big Bang.
Storskalig struktur
Här är universumet när det gäller företag, eller åtminstone den välkända verksamheten vi känner till idag. Små tidiga galaxer började smälta samman till större galaxer och cirka 1 miljard år efter Big Bang bildades supermassiva svarta hål i deras centra. Ljusa kvasarer, som producerar intensiva ljusljus som kan ses från 12 miljarder ljusår bort, tändes.
Universumets mellanår
Universum fortsatte att utvecklas under de närmaste miljarder åren. Fläckar med högre densitet från det primordiala universum lockade gravitationellt materia till sig själva. Dessa växte långsamt till galaktiska kluster och långa delar av gas och damm, vilket gav en vacker filamentär kosmisk bana som kan ses idag.
Solsystemets födelse
För ungefär 4,5 miljarder år sedan, i en viss galax, kollapsade ett gasmoln ned till en gul stjärna med ett system av ringar runt omkring. Dessa ringar sammanfördes till åtta planeter, plus olika kometer, asteroider, dvärgplaneter och månar, och bildar ett välkänt stjärnsystem. Planeten tredje från den centrala stjärnan lyckades antingen behålla ett ton vatten efter denna process, annars levererade kometer senare en flod av is och vatten.
