miniatyr|Hubble Extreme Deep Field-vy (2012) – varje ljusprick är en galax – några så gamla som 13,2 miljarder år. Det synliga universum uppskattas innehålla 200 miljarder galaxer. Bilden är uppbyggd av 2000 exponeringar insamlade under 10 år med en total exponeringstid av cirka 23 dygn. Universum eller världsalltet är all rumtid och allt som existerar däri, inklusive alla planeter, stjärnor, galaxer, innehållet i intergalaktiska rymden, de minsta subatomära partiklarna, och all materia och energi. Liknande termer är kosmos, världsrymden, verklighet och natur.
Den uppskattade diametern av det observerbara universum är cirka 93 miljarder ljusår eller 28 miljarder parsec. Vetenskaplig observation av universum har lett till slutsatser om dess tidigare stadier. Dessa observationer tyder på att universum har styrts av samma fysikaliska lagar och konstanter under större delen av sin omfattning och historia. Big Bang-teorin är den rådande kosmologiska modellen som beskriver den tidiga utvecklingen av universum, som uppskattas ha inletts för 13,798 ± 0,037 miljarder år sedan. Universum består av 4,9 procent atomisk materia, 26,6 procent mörk materia och 68,5 procent mörk energi. Observationer av supernovor har visat att universum expanderar i en accelererande takt.http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2011/
Det finns många konkurrerande teorier om universums framtid. Fysiker är fortfarande osäkra på vad, om något, som föregick Big Bang. Många vägrar att spekulera på grund av tvivel om att all information från varje sådant förhandstillstånd någonsin kan bli tillgänglig. Det finns olika hypoteser om multiversum, där vissa fysiker har föreslagit att universum kan vara ett av många, eller till och med ett oändligt antal, universum som också existerar.multiverse . Astronomy.pomona.edu. Läst 2011-11-28.Palmer, Jason. (2011-08-03) BBC News – 'Multiverse' theory suggested by microwave background. Läst 2011-11-28.
Historisk observation miniatyr|Den lilla rutan till vänster nedanför månen markerad XDF, Hubble eXtreme Deep Field, visar storleken på det område som nästa bild visar. Flera tusen galaxer, vardera bestående av miljarder stjärnor, finns i denna lilla vy. miniatyr|XDF-bildens galaxer uppdelade efter hur länge ljuset från respektive galax varit på väg. Förgrundsplanet visar fullt utvecklade galaxer som de sett ut de senaste 5 miljarderna år – mellanplanet visar galaxer under utveckling för 5–9 miljarder år sedan – bakgrunden är kompakta galaxer och protogalaxer, för mer än 9 miljarder år sedan. Genom hela historien har flera kosmologier och kosmogonier föreslagits för att förklara observationer av universum. Den tidigaste kvantitativa geocentriska modellen utvecklades av antika grekiska och indiska filosofer. Under århundradena ledde mer precisa observationer och förbättrade teorier om gravitation till Copernicus heliocentriska modell och den newtonska modellen av solsystemet. Ytterligare förbättringar inom astronomin ledde till insikten att solsystemet är inbäddat i en galax som består av miljarder stjärnor, Vintergatan, och att andra galaxer existerar utanför den, så långt som astronomiska instrument kan nå. Noggranna studier av fördelningen av dessa galaxer och deras spektrallinjer har lagt grunden till en stor del av den moderna kosmologin. Upptäckten av rödförskjutning och den kosmiska bakgrundsstrålningen antydde att universum expanderar och hade en början.
Historia
Enligt den rådande vetenskapliga modellen av universum, Big Bang, har universum expanderat från en extremt varm, tät fas – Planckepoken –, då hela det observerbara universums materia och energi var koncentrerad till extremt hög täthet. Efter Planckepoken har universum expanderat till sin nuvarande storlek, eventuellt med en kort period (mindre än 10−32 sekunder) av kosmisk inflation. Flera oberoende experimentella mätningar stöder denna teoretiska expansion och, mer generellt, Big Bang-teorin. Universum består av vanlig materia (4,9 %), som inkluderar atomer, stjärnor och galaxer, mörk materia (26,8 %), vilket är en hypotetisk partikel som ännu inte har upptäckts, och mörk energi (68,3 %), vilket är ett slags energitäthet som till synes finns även i den helt tomma rymden. Sean Carroll, Cal Tech, 2007, The Teaching Company, Dark Matter, Dark Energy: The Dark Side of the Universe, Guidebook Part 1 pages 1 and 3, Accessed Oct. 7, 2013, “...only 5% of the universe is made of ordinary matter, with 25 percent being some kind of unseen dark matter and a full 70% being a smoothly distributed dark energy...” Nya observationer tyder på att denna expansion accelererar på grund av mörk energi, och att merparten av materian i universum kan anta en form som inte kan detekteras med nuvarande instrument – mörk materia. Den allmänna användningen av namnen ”mörk materia” och ”mörk energi” för dessa okända företeelser (som anses stå för 95 % av universums mass-energitäthet) visar på de nuvarande observationella och konceptuella osäkerheterna avseende universums natur och framtid.Universe, ed. Martin Rees, pp. 54–55, Dorling Kindersley Publishing, New York 2005,
Den 21 mars 2013 släppte den europeiska forskargruppen bakom Planckteleskopet en karta över den kosmiska bakgrundsstrålningen. Kartan visade att universum var något äldre än vad tidigare tolkningar av astronomiska observationer hade angett. Enligt kartan var det subtila variationer i temperaturavtrycket på den djupa himlen när kosmos var cirka 370 000 år gammalt. Avtrycket återspeglar krusningar som uppkommit så tidigt under universums existens som den första kvintiljondels (10−30) sekunden. Till synes gav dessa krusningar upphov till den nuvarande stora kosmiska väven av galaxhopar och mörk materia. Enligt forskargruppen är universum 13,798 ± 0,037 miljarder år gammalt, och innehåller 4,9 % vanlig materia, 26,8 % mörk materia och 68,3 % mörk energi. Dessutom uppmättes Hubblekonstanten till 67,80 ± 0,77 (km/s)/Mpc.
En tidigare tolkning av astronomiska observationer angav att universums ålder var 13,772 ± 0,059 miljarder år gammalt, och att det observerbara universums diameter är minst 93 miljarder ljusår eller 8,80 × 1026 meter. Enligt den allmänna relativitetsteorin, kan rymden expandera snabbare än ljusets hastighet, även om vi bara kan se en liten del av universum på grund av begränsningen av ljusets hastighet. Hur långt bort vi kan observera rymden begränsas av hur långt ljuset (eller någon annan elektromagnetisk strålning) hunnit färdas sedan universums begynnelse. Det är därför osäkert om universums storlek är ändlig eller oändlig.
Etymologi, synonymer och definitioner
Ordet 'universum' härstammar från det latinska ordet universum som betyder “det hela; världsalltet”.Universum i Svensk ordbok Det latinska ordet kommer från den poetiska kontraktionen Unvorsum – först använt av Lucretius i bok IV (rad 262) av sin De rerum natura (”om tingens natur”) – som förbinder un, uni (kombinationsform av unus, ”ett”) med vorsum, versum (ett substantiv avdelat från perfekt passiv particip av vertere, som betyder ”någonting roteras, rullas, ändras”).Lewis, C. T. and Short, S (1879) A Latin Dictionary, Oxford University Press, , pp. 1933, 1977–1978.
En alternativ tolkning av unvorsum är ”allt roterat som ett” eller ”allt roterat av ett”. I denna mening, kan det anses vara en översättning av ett tidigare grekiskt ord för universum, περιφορά, (periforá, ”cirkumambulation”), som ursprungligen användes för att beskriva ett förlopp av en måltid, måltiden inleddes omkring cirkeln av middagsgästerna.Liddell and Scott, p. 1392. Beträffande Platons solliknelse, antyder Aristoteles att rotationen av sfären av fixstjärnor uppväckt av drivmotorn, i sin tur motiverar markbunden förändring via solen. Noggranna astronomiska och fysikaliska mätningar (såsom Foucaultpendel) behövs för att bevisa att jorden roterar kring sin axel.
En term för 'universum' i det antika Grekland var τὸ πᾶν (tò pán, alltet. Relaterade termer var materia, (τὸ ὅλον, tò ólon, se även Hyle, lit. wood) och plats (τὸ κενόν, tò kenón).Liddell and Scott, pp. 1345–1346. Andra synonymer för universum bland de antika grekiska filosoferna var κόσμος (”kosmos”) och φύσις (vilket betyder ”naturen”, varifrån ordet fysik har härletts).Liddell and Scott, pp. 985, 1964. Samma synonymer återfinns bland latinska författare (totum, mundus, natura)Lewis, C. T. and Short, S (1879) A Latin Dictionary, Oxford University Press, , pp. 1881–1882, 1175, 1189–1190. som har överlevt i moderna språk, exempelvis de tyska orden Das All, Weltall och Natur för universum. Samma synonymer finns i engelska och svenska, som allt (everything, som i teori om allt), kosmos (cosmos, som i kosmologi), världen (world, som i flervärldstolkningen), och natur (Nature, som i naturlagar och naturfilosofi).The Compact Edition of the Oxford English Dictionary, volume II, Oxford: Oxford University Press, 1971, pp. 909, 569, 3821–3822, 1900.
Bredaste definitionen: verklighet och sannolikhet
Den bredaste definitionen av universum finns i De divisione naturae av den medeltida filosofen och teologen Johannes Scotus Erigena, som definierade det som helt enkelt allt som har skapats och allt som inte har skapats.
Definition som verklighet
Mer sedvanligt har universum definierats som allt som finns, (har funnits, och kommer att finnas). Enligt den nuvarande förståelsen består universum av tre principer rumtid, energiformer, däribland rörelsemängd och materia, och naturlagarna som berör dem.
Definition som sammanhängande rumtid
Det är möjligt att tänka sig osammanhängande rumtider, varje existerande men oförmögna att interagera med varandra. En lätt visualiserad metafor är en grupp av separata såpbubblor, där observatörer som lever i en såpbubbla inte kan interagera med dem i andra såpbubblor, ens i princip. Enligt allmän terminologi är varje såpbubbla av rumtid ett universum, medan just vår rumtid också betecknas som universum, precis som jordens måne betecknas som månen. Hela denna samling av separata rumtider betecknas som multiversum. I princip kan de olika universa ha rumtider med olika dimensionalitet och topologi, olika former av materia och energi, liksom olika naturlagar och fysikaliska konstanter, även om dessa möjligheter är rent spekulativa.
Definition som observerbar verklighet
Enligt en ännu mer restriktiv definition, är universum allt inom vår sammanhängande rumtid där interaktion med oss är möjlig och vice versa. Enligt den allmänna relativitetsteorin kommer vissa regioner av rymden aldrig att kunna interagera med oss, ens under universums livslängd, på grund av ljusets ändliga hastighet och universums pågående expansion. Till exempel kan radiomeddelanden som skickas från jorden aldrig nå vissa regioner i rymden, även om universum skulle vara för evigt; rymden kan expandera snabbare än ljuset kan passera den.
Avlägsna regioner i rymden har antagits existera och vara en del av verkligheten lika mycket som vi, men vi kan aldrig interagera med dem. Den spatiella regionen inom vilken vi kan påverka och påverkas är det observerbara universum. Det observerbara universum beror på läget hos observatören. Genom att resa, kan en observatör komma i kontakt med ett större område av rumtiden än en observatör som står still. Icke desto mindre kommer även den mest snabba resenären inte att kunna interagera med hela rymden. Normalt förstås det observerbara universum som universum observerbart från vår utsiktspunkt i Vintergatan.
Storlek, ålder, innehåll, struktur och lagar