Общепринятая история зарождения Вселенной и ее последующего развития широко распространена в виде известной модели Большого взрыва, которая описывает начало всего ныне существующего как невероятно горячую и плотную точку более 13,7 миллиардов лет назад. В этой статье предлагаю посмотреть, как же такая необъятная структура как Вселенная смогла пройти путь от размеров в пару миллиметров до того, чем она является сегодня, разбив самые важные события в ее жизни на 10 не сложных этапов.
Этап 1: с чего все начиналось
Скорее всего, Большой взрыв не был привычным нам взрывом в космосе, как мы это можем себе представить, исходя из названия самой теории. Если верить словам исследователей, это было некое мгновенное появление космического пространства во Вселенной. Согласно общепринятой модели, все началось именно с очень плотной и горячей точки где-то в безграничном пространстве.
Для изучения ранних годов жизни нашей Вселенной, космологи, ученые, изучающие свойства и эволюцию Вселенной, в основном используют метод наблюдения космического микроволнового фона — остаточного тепла, которое появилось как раз таки в первые года после Большого взрыва. Так, в 2001 году NASA запустило миссию Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), в задачи которых входило изучение условий существования раннего космоса путем измерения этого фона, что позволило довольно точно определить возраст нашей Вселенной — около 13,7 миллиарда лет.
Этап 2: первый рост Вселенной
Когда Вселенная была еще очень молода (что-то около невероятно крошечной миллиардной триллионной доли секунды), она испытала крайне резкое расширение. Она не просто росла, а именно «растягивалась» в геометрической прогрессии, удваиваясь по меньшей мере 90 раз только лишь в первые секунды жизни.
Интересно, что во время такого расширения Вселенная не только очевидно теряла в плотности, но и довольно быстро охлаждалась. Известная нам материя сформировалась именно в этот момент резкого роста, который довольно большими темпами идет до сих пор, однако заметно медленнее, чем в самом начале становления.
Этап 3: слишком горяча, чтобы сиять
Важно отметить крайне занимательный факт: легкие химические элементы были созданы буквально в течениЕ первых трех минут. Да-да, не миллионов лет, не даже дней, а именно минут. С течением времени Вселенная расширялась и, как мы уже выяснили, заметно охлаждалась, из-за чего протоны и нейтроны сталкивались, образуя дейтерий, изотоп водорода, большая часть которого в последствии объединилась в гелий.
В этот момент можно переходить во временные промежутки немного большие, нежели минуты. Так, в течении 380 тысяч лет после Большого взрыва Вселенная до сих пор была настолько горяча, что в ней не мог нормально двигаться и излучаться даже свет. Это происходило из-за того, что атомы сталкивались друг с другом настолько сильно, что они разбивались на плотную непрозрачную плазму протонов, нейтронов и электронов. Этот процесс рассеивал свет по Вселенной, словно туман.
Этап 4: да будет свет!
И вот, спустя 380 тысяч лет после своего рождения, Вселенная и вся ее материя достаточно остыли, чтобы электроны наконец соединились с ядрами и образовали нейтральные атомы. Такой процесс в физике называется «рекомбинацией электронов». Именно благодаря ему вселенная стала прозрачной.
К слову, огромное количество света, высвобожденного в момент перехода Вселенной в состояние прозрачной, позволило обнаруживать его и по сей день в виде того самого космического микроволнового фона. Главная проблема, что ни звезды, ни другие планеты на тот момент еще не успели сформироваться, поэтому в космосе началось время полной тьмы.
Этап 5: выход Вселенной из космических темных веков
400 миллионов лет понадобилось Вселенной, чтобы выйти из этой эры абсолютной тьмы. Новая фаза становления космоса называется эпохой реионизации, которая продлится чуть более пятисот миллионов лет.
Этот период ознаменовался образованием самых первых звезд, галактик, квазаров и скоплений, которыми мы восхищаемся на обоях своих рабочих столов. Во время рождения первых космических тел испускалось огромное количество ультрафиолетового света, что позволило Вселенной очиститься от большей части окружающего нейтрального газообразного водорода, а это привело к прозрачности пространства космоса для ультрафиолетового света.
Этап 6: период активного рождения звезд
Вселенная перешла в новый этап своей жизни — эра вещества. Она началась через 800 миллионов лет после Большого взрыва и продолжается по сей день. Это время рождения новых и новых космических тел, заполняющих космическое пространство своим свечением.
Астрономы со всего мира стараются отыскать в бесконечно большой, для человека, Вселенной самые отдаленные и самые древние галактики, чтобы уже по ним сделать выводы об истории возникновения и последующей жизни космоса. Так, Ричард Эллис (Richard Ellis) в 2007 году на 10-метровом телескопе Keck II обнаружил целых шесть звездных скоплений, которые, по расчетам, образовались 13,2 миллиарда лет назад. Получается, они возникли в момент, когда Вселенной было всего-навсего 500 миллионов лет.
Этап 7: рождение нашего дома
И вот, спустя 9 миллиардов лет после Большого взрыва, рождается Солнечная система. По некоторым данным, ее возраст насчитывает около 4,6 миллиарда лет. Завораживающим фактом является то, что наше Солнце — это лишь одна из более чем 100 миллиардов звезд. И это только в нашей галактике — Млечный Путь.
Кстати, многие ученые сходятся во мнении, что Солнце, как и остальная часть нашей Солнечной системы, образовались из гигантского вращающегося облака газа и пыли, известного как солнечная туманность. Под действием гравитации эта туманность начала ускоряться в своем вращении и сплющиваться в почти плоский диск. Такой процесс позволил сместить довольно большую часть материи к центру, тем самым сформировав Солнце.
Этап 8: то, чего мы раньше не замечали
В 1960-х годах астрономы начали строить теории, что масса Вселенной куда больше, чем масса всех небесных тел. Американский астроном Вера Рубин (Vera Rubin) изучала скорость звезд в различных местах галактики. Изначальная теория, основанная на законах Ньютоновской физики, заключалась в том, что звезды на окраинах галактик, в которые они входят, вращаются куда медленнее звезд, находящихся в центре. Однако, Рубин смогла доказать, что разницы в их скоростях на самом деле нет.
Загадочная и невидимая масса, способствующая «балансу масс», сейчас известна как темная материя. Ее особенность заключается в особом влиянии на обычную материю. Так, одна из гипотез гласит, что это таинственное вещество может быть образовано некими необычными частицами, которые никак не взаимодействуют со светом или обычным веществом, что делает его крайне трудным для обнаружения. К сожалению, по сей день эта таинственная субстанция остается незамеченной и продолжает тревожить умы многих ученых по всему миру.
Этап 9: вселенная расширяется, но не так, как предполагалось
В 1920-х годах известный американский астроном Эдвин Хаббл (Edwin Hubble) сделал потрясающее открытие. Так, с помощью новейшего, на то время, телескопа в обсерватории Маунт-Вилсон в Лос-Анджелесе, Хаббл обратил внимание на то, что Вселенная расширяется. Этот вывод поразил все научное сообщество и довольно быстро обосновался в умах всех интересующихся людей.
И вот, в 1998 году космический телескоп «Хаббл», названный в честь Эдвина, делает новое поистине важное открытие, которое не дает спать ученым и по сей день. Изучая очень далекие сверхновые, ученые пришли к выводу, что раньше Вселенная расширялась медленнее, чем сегодня. Это наблюдение было крайне неожиданным, ведь долгое время считалось, что гравитация материи способствует только замедлению расширения Вселенной, а то и заставляет ее сжиматься. По некоторым теориям, это происходит как раз таки из-за темной материи, которая «разрывает» космос на части в разные стороны, да еще и с увеличивающейся скоростью.
Этап 10: мы все еще знаем слишком мало
Бесспорно, за время изучения космоса было сделано множество фундаментальных и крайне интересных открытий, которые помогли нам лучше понять процесс возникновения и последующей эволюции Вселенной, однако остаются нерешенными еще огромное количество вопросов, на которые предстоит ответить будущим поколениям людей.
Одна только темная материя и не менее темная энергия остаются двумя самыми большими и сложными загадками для космологов, которые изо дня в день изучают бескрайние пространства Вселенной. Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), запущенный в 2021 году, продолжает охоту за новыми знаниями о таинственных субстанциях, а также попытается разглядеть самые далекие космические тела при помощи самых совершенных технологий, известных человечеству. Кто знает, быть может уже завтра ученые совершат новое открытие, которое полностью перевернет теорию возникновения и развития космоса?
Эта статья написана на основе материала от Space.
