Kosmologi, i moderne astronomi læren om universet sett som et hele, slik det var i fortiden, hvordan det er nå, og hvordan det vil utvikle seg i fremtiden.

Kosmologi er også navn på en nyreligiøs retning, se Martinus.

Grunnlaget for moderne kosmologi ble lagt i og med utviklingen av Albert Einsteins gravitasjonsteori, den generelle relativitetsteori, omkring 1915.

Man antar at den totale fordeling av energi i form av materie og stråling bestemmer de geometriske egenskapene ved tid-rommet. Den mest interessante av disse egenskapene er rommets krumning – jo mer energi, desto større krumning. Observasjonene viser at energien er jevnt fordelt i rommet hvis man bare bruker stor nok skala. Krumningen av rommet er derfor konstant, og man har tre mulige geometrier: 1) åpen, sadellignende geometri (negativ krumning), 2) en flat eller euklidisk geometri (nullkrumning), 3) lukket geometri som en kuleoverflate (positiv krumning).

Utover i 1920-årene ble det etter hvert klart fra observasjoner og analyse av spektre fra fjerne galakser at universet utvider seg. Den amerikanske astronomen Edwin Hubble fant at de karakteristiske linjene i spektre fra galakser var forskjøvet mot den røde delen av spekteret, altså mot lengre bølgelengder. Denne rødforskyvningen er en typisk effekt hvis galaksen beveger seg vekk fra oss (se dopplereffekten). Hubble greide også å påvise en lovmessighet for denne rødforskyvningen av spektrallinjene. Jo større avstanden til galaksen er, desto større er forskyvningen. Det vil si at jo lenger borte galaksen befinner seg, desto raskere beveger den seg fra oss. Det er dette man ville observere hvis hele universet utvidet seg jevnt. Oppdagelsen har fått navnet Hubbles lov og skrives: v = H · a, hvor v er hastigheten til en galakse, a er avstanden og H er en proporsjonalitetsfaktor: Hubbles konstant. Verdien av H er fremdeles usikker, men ligger antakelig på ca. 22 km per sekund per million lysår.

Man regner med at denne utvidelsen startet for ca. 15 milliarder år siden. Universet var da fylt av materie som bestod av meget energirike elementærpartikler og stråling med meget høy intensitet: «varmt big bang». Hvordan universet var før denne starten, vet man intet om, men man kan tenke seg en fase med sammentrekning. Det vanlige er imidlertid å anta at både tid og rom ble til ved starten. Ved å anvende kjent teori fra høyenergi-partikkelfysikk kan man beskrive mye av det som foregikk i Universet i de første brøkdeler av et sekund. Kvarker dannet etter hvert protoner og nøytroner, og i tillegg var Universet fylt av elektroner, nøytrinoer og energirik gammastråling. Utviklingen videre beskrives så av velkjent kjernefysikk. Detaljerte beregninger gir som resultat at i løpet av de første tjue minuttene ble hydrogen (ca. 75 %) og helium (ca. 25 %) dannet. Dette stemmer meget godt med observasjoner av disse grunnstoffenes hyppighet, og styrker derfor teorien om et varmt big bang.

Etter hvert som universet utvidet seg, ble materien avkjølt, og det ble dannet stjerner og galakser. Strålingen ble mindre intens, men man kan ennå observere restene av den. Mens strålingen opprinnelig hadde en energi som tilsvarte flere milliarder grader Celsius, er den nå blitt avkjølt til –270 °C, bare 3 grader over det absolutte nullpunkt, og man observerer den typisk på bølgelengder i mm- og cm-området (se kosmisk bakgrunnsstråling). Observasjoner av denne bakgrunnsstrålingen har fått stor betydning i de senere årene.

Hvordan universet vil utvikle seg i fremtiden, er ennå uvisst, men nyere observasjoner tyder på at Universets ekspansjon akselereres og at utvidelsen vil fortsette i det uendelige slik at avstanden mellom galaksene vil øke i det uendelige, stjernene vil etter hvert dø ut, og man ender med et mørkt, kaldt og praktisk talt tomt univers. Den sterkeste rival til denne big bang-teorien har vært steady state-teorien. Den forutsetter at universet ser likt ut til enhver tid. Pga. den observerte utvidelsen må man da postulere en kontinuerlig skapelse av masse. Teorien kan ikke forklare en del kosmologiske observasjoner og er blitt uaktuell.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål til artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.