Tijdsintervallen na de Oerknal
Het begin – eerste interval
Van tijdstip 0 tot 10-43 seconde
De temperatuur is nu 1032 K
Planck tijdperk begint, begin van de bouw van het heelal.
Er is een enorme explosie geweest die een enorme hitte en snelle verspreidende substantie voortbracht.
De voorbode voor tijd, ruimte, materie en energie.
De eerste symmetriebreking vindt plaats, als drie compacte ruimte dimensies losbreken van snaar waarin ze vast zaten.
Dit zijn de drie ruimte dimensies die we nu zo goed kennen.
In de snaartheorie spreken we over 9 of 10 ruimtedimensies, de andere 6 of 7 dimensies blijven opgevouwen en het ultra microscopische compacte deel van ons universum.
Gluonen worden gevormd
Van Tijdstip 10-42 tot 10-37
De temperatuur is nu 1028K
Ons universum dijt steeds verder en in snel tempo uit en blijft afkoelen door symmetriebreking, hieruit ontstaan Gluonen, dit zijn elementaire deeltjes die verantwoordelijk zijn voor het overbrengen van de sterke kernkrachten. (gluonen stamt af van Glue, betekent lijm)
De sterke kernkrachten zullen nodig zijn om quarks samen te voegen tot neutronen en protonen.
Inflatiemodel: Grote uitdijing
Van Tijdstip 10-37 tot 10-34
De temperatuur is nu 1027 K
In deze korte tijdsperiode vindt er een enorme uitdijing plaats van het universum.
Vergelijkbaar met de grote van een erwt tot de grote van het melkwegstelsel
Zie afbeelding 01.
Op het moment van de erwt-grootte was de materie-energie plasma extreem compact. De exponentiële uitbreiding zorgt ervoor dat de temperatuur in het hele universum ongeveer gelijk is.
Ontstaan van de zwakke kernkrachten
Van Tijdstip 10-34 tot 10-3
De temperatuur is nu 1015 K
In dit interval kristalliseren de bosonen de quarks uit de samenhangende plasma, dit is het gevolg van afkoeling, symmetriebreking en uitzetting.
Het zijn de bosonen die verantwoordelijk zijn voor het overbrengen van de zwakke kernkrachten die op dit moment ontstaan, zoals de W-boson en de Z-boson, deze bosonen zullen later nodig zijn voor nucleaire interactie tussen deeltjes.
Het eerste materie deeltje komt tot stand, de quark, deze zullen zich per drie binden, met behulp van gluonen, die al eerder tot stand kwamen.
3 quarks vormen samen neutronen of protonen.
Dit gebeurt als volgt:
- 2 up-quarks en 1 down-quark vormen een proton
-
2 down-quarks en 1 up-quark vormen een neutron
Nieuwe atoomkernen
Van Tijdstip na 3,5 minuut
De temperatuur is nu 109 K
Een proces dat nucleosynthese genoemd wordt.
Er bestaan al nucleonen (protonen en neutronen) deze zijn in steeds grotere getale aanwezig en vormen celkernen van de te vormen atomen.
Er waren op dit moment nog geen elektronen (de negatief geladen deeltjes die rond de celkern van een atoom zweven)
Alleen de positief geladen celkernen (nuclei)
Er ontstaan celkernen van elementen die de laagste massa hebben, zoals eerst waterstof, dan helium, een beetje deuterium en wat lithium. Deze elementen zijn nog in afwachting van elektronen om tot atoom te worden gevormd.
Het donkere gebied
Tijdstip na ongeveer 300.000 jaar
Temperatuur 108 tot 105 K
Dit was met recht een donkere periode.
In deze periode werden massa's elektronen gevormd, en dit waren er genoeg om door de nuclei opgenomen te worden.
Doordat de protonen en elektronen samen kwamen was het universum niet meer alleen maar positief geladen, de lading viel dus weg en dit zorgde ervoor dat het licht als het ware bevrijd werd en kon gaan reizen door het heelal.
Atomen vormen zich
Elektronen vormden zich maar ook neutrino’s, wat energie rijke deeltjes zijn.
Doordat de temperatuur met een paar duizend graden zakte was het mogelijk dat de positieve celkernen (nuclei) samen gingen met de nieuw gevormde elektronen, deze vormden samen de eerste atomen.
Ionen werden geneutraliseerd, er ontstond transparantie en licht.
Toch was het heelal nog erg heet en dit weerhield de deeltjes ervan atomen te vormen, maar hoe verder het afkoelde des te meer de deeltjes samenklonterde tot atomen, nu was de tijd daar dat sterren zich begonnen te vormen.
Sterren vormen zich
Tijdstip: 200 miljoen jaar na de oerknal
Temperatuur 100.000 K
Het vormen van de atomen hebben we zojuist al gezien, dit gaat in de vorm van een hectische dans.
Deze atomen koelen sterk af en door de zwaartekracht worden de atomen samen gevoegd tot moleculen.
Naarmate de clusters groter worden neemt de massa toe en ook de zwaartekracht.
Grote clusters trekken kleinere clusters aan en ze kitten samen.
De moleculen worden door de zwaartekracht steeds dichter bij elkaar gezogen, waar we het nu over hebben zijn grote gaswolken hoofdzakelijk bestaand uit waterstof.
De dichtheid in die wolken wordt steeds groter en de temperatuur is hoog.
Nucleaire fusie
De temperatuur stijgt, hierdoor ontstaat symmetrie opbouw.
De gassen bewegen hectischer, moleculen vallen uiteen en elektronen raken los van de atomen, waardoor een enorme straling vrijkomt.
Uiteindelijk wordt een enorme dichtheid en temperatuur bereikt en is er sprake van nucleaire fusie.
Waterstof wordt omgezet in helium, deze supernova’s branden soms miljarden jaren.
Dit was de geboorte van de eerste sterren en dit proces gaat maar door.
Sterrenstelsels vormen zich
Tijdstip: 200 miljoen jaar na de oerknal tot heden
Temperatuur: beginnend met aantal duizenden graden K
Door de sterke zwaartekracht van de sterren, worden sterren naar elkaar toegetrokken.
Dit gaat miljoenen jaren door en hierdoor ontstaan grote en kleinere sterrenstelsels.
Deze sterrenstelsels ontstaan vaak uit het afval van een exploderende supernova.
Toch zijn er nieuwe inzichten dat bepaalde sterrenstelsels zich al vlak na de oerknal vormden, toen was er nog geen zwaartekracht, er wordt gedacht dat deze vorming van sterrenstelsels toe te schrijven is aan donkere materie, die deze sterrenstelsels bij elkaar hield.
Groeien van de sterrenstelsels
Tijdsinterval: 300 miljoen jaar na de oerknal tot heden
Temperatuur: rond de 2 graden K, zoals heden
Sterren branden op waterstof, maar nu doven sommige sterren uit omdat de temperatuur zodanig daalt dat er geen fusie meer plaats kan vinden.
Soms wordt de ster als het ware herboren en begint weer te schijnen.
Ook ontstaan er nieuwe sterren, doordat gassen en stof zodanig samengeperst worden dat er weer een fusie reactie plaats vindt.
Er zijn ook sterrenstelsels die samen gaan.
Ons melkwegstelsel slokt op het moment een nabij dwerg sterrenstelsel op.
Ontstaan van de zware elementen uit ons periodiek systeem
De materie in het universum bestaat nu hoofdzakelijk uit waterstof en ongeveer 13% helium, ook is er een kleine hoeveelheid deuterium (een isotoop van waterstof) en ook nog een kleine hoeveelheid lithium.
De zwaardere elementen bestaan nu nog niet.
Sterren zoals onze zon kunnen halfzware elementen produceren, met als zwaarste ijzer. Dit gebeurt door fusie bij hoge temperatuur en druk.
Enorme sterren met een massa van 8 keer die van de zon, kunnen wel zwaardere elementen maken.
Veel van de eerste supernova's kunnen wel 300 keer zo groot als onze zon zijn geweest, en deze produceerde ook de zwaardere elementen om deze door het hele heelal te verspreiden
Dit gebeurt door middel van enorme schok golven die ontstaan bij een explosie van een supernova.