Всесвіт заповнений мільярдами галактик і трильйонами зірок, поряд з майже незлічуваною кількістю планет, лун, астероїдів, комет і хмар пилу і газу - все це закрутилося в просторах простору.
Але якщо ми збільшимо масштаб, то які будівельні блоки цих небесних тіл і звідки вони взялися?
Водень - найпоширеніший елемент, що зустрічається у Всесвіті, за ним слідує гелій; разом вони складають майже всю звичайну матерію. Але на це припадає лише крихітний шматочок Всесвіту - близько 5%. Все інше складається з речей, які не можна побачити і їх можна виявити лише опосередковано.
Переважно водень
Все почалося з Великого вибуху, приблизно 13,8 мільярда років тому, коли надвисока гаряча і щільно упакована матерія раптово і швидко розширилася в усі сторони відразу. Через мілісекунди всесвіт новонароджених був величезною масою нейтронів, протонів, електронів, фотонів та інших субатомних частинок, котившись приблизно в 100 мільярдів градусів Кельвіна, повідомляє NASA.
Кожен шматочок речовини, що складається з усіх відомих елементів періодичної таблиці - і кожен предмет у Всесвіті, від чорних дір до масивних зірок до плям космічного пилу - був створений під час Великого вибуху, - сказала Нета Баккалл, професор астрономії на кафедрі астрофізичних наук Принстонського університету в Нью-Джерсі.
"Ми навіть не знаємо законів фізики, які існували б у такому гарячому, щільному середовищі", - сказав Бахкалл Live Science.
Приблизно через 100 секунд після Великого вибуху температура знизилася до ще киплячого 1 мільярда градусів Кельвіна. Приблизно через 380 000 років всесвіт охолола, щоб протони та нейтрони зібралися та утворювали літій, гелій та дейтерій водню, а вільні електрони потрапляли в пастку, утворюючи нейтральні атоми.
Оскільки в ранньому Всесвіті було так багато протонів, водень - найлегший елемент із лише одним протоном та одним нейтроном - став найпоширенішим елементом, що становить майже 95% відсотків атомів Всесвіту. Близько 5% атомів Всесвіту становить гелій, повідомляє NASA. Тоді, приблизно через 200 мільйонів років після Великого вибуху, перші зірки сформували і виробили решту елементів, які складають частку решти 1% всієї звичайної речовини у Всесвіті.
Невидимі частинки
Ще щось було створено під час Великого вибуху: темна матерія. "Але ми не можемо сказати, в якій формі вона пройшла, тому що ми не виявили цих частинок", - сказав Бахкалл Live Science.
Темну речовину неможливо спостерігати безпосередньо - але її відбитки пальців зберігаються в першому світлі Всесвіту або космічному мікрохвильовому фоновому випромінюванні (CMB), як невеликі коливання випромінювання, сказав Бахкалл. Вчені вперше запропонували існування темної матерії в 1930-х роках, теоретизуючи, що небачене тягнення темної матерії повинно бути тим, що поєднує в собі швидкоплинні кластери галактики. Десятиліття пізніше, у 1970-х, американський астроном Віра Рубін виявила більше непрямих доказів темної речовини в швидших, ніж очікувалося, швидкостях обертання зірок.
Виходячи з висновків Рубіна, астрофізики підрахували, що темна речовина - навіть якщо її неможливо побачити або виміряти - повинна становити значну частину Всесвіту. Але приблизно 20 років тому вчені виявили, що у Всесвіті тримається щось навіть чуже, ніж темна матерія; темна енергія, яка вважається значно більш рясною, ніж будь-яка речовина або темна матерія.
Непереборна сила
Відкриття темної енергії сталося тому, що вчені замислювалися про те, чи достатньо темної матерії у Всесвіті, щоб викликати розширення розпливання або зворотний напрямок, внаслідок чого Всесвіт руйнується всередині себе.
Ось, ось, коли команда дослідників досліджувала це в кінці 1990-х, вони виявили, що Всесвіт не тільки не руйнується сама по собі, вона розширюється назовні з швидшими темпами. Група визначила, що невідома сила - охрещена темною енергією - штовхає проти Всесвіту у явній порожнечі простору і прискорює його імпульс; відкриття вчених отримали фізики Адам Рісс, Брайан Шмідт і Сол Перлмуттер, Нобелівська премія з фізики в 2011 році.
Моделі сили, необхідні для пояснення швидкості розширення Всесвіту, припускають, що темна енергія повинна становити від 70% до 75% Всесвіту. Тимчасова речовина, тим часом, складає приблизно від 20% до 25%, тоді як, так звана, звичайна речовина - речі, які ми насправді можемо бачити, - становить, як оцінюється, менше 5% Всесвіту, сказав Бахкалл.
Враховуючи, що темна енергія складає приблизно три чверті Всесвіту, розуміючи, що це, мабуть, найбільший виклик, з яким стикаються вчені сьогодні, астрофізик Маріо Лівіо, потім науковий інститут космічного телескопа в Університеті Джона Хопкінса в Балтіморі, штат Меріленд, розповів на сестрі сайту Live Science Space.com у 2018 році.
"Поки темна енергія не грала величезної ролі в еволюції Всесвіту в минулому, вона відіграватиме домінуючу роль в еволюції в майбутньому", - сказав Лівіо. "Доля Всесвіту залежить від природи темної енергії".
