Вступ
На початку нічого не було. Потім, приблизно 13,7 мільярдів років тому, утворився Всесвіт. Ми ще не знаємо точних умов, за яких це сталося, та чи був час раніше. Але за допомогою телескопських спостережень та моделей фізики частинок дослідники змогли скласти приблизний графік основних подій у житті космосу. Тут ми розглянемо деякі найважливіші історичні моменти нашого Всесвіту, від його зародження до його можливої смерті.
Великий вибух
Все починається з Великого вибуху, який "є моментом у часі, а не крапкою у просторі", - розповів Live Science Шон Керролл, фізик-теоретик з Каліфорнійського технологічного інституту. Зокрема, це момент, коли почався сам час, момент, з якого були відлічені всі наступні моменти. Незважаючи на свій відомий монетар, Великий вибух насправді не був вибухом, а скоріше періодом, коли Всесвіт був надзвичайно гарячим і щільним, і простір почало розширюватися назовні в усі сторони відразу. Хоча модель Великого вибуху стверджує, що Всесвіт була нескінченно малою точкою нескінченної щільності, це лише ручний махровий спосіб сказати, що ми не зовсім знаємо, що відбувається тоді. Математичні нескінченності не мають сенсу в рівняннях фізики, тому Великий вибух - це дійсно той момент, коли наше сучасне розуміння Всесвіту руйнується.
Епоха космічної інфляції
Наступним трюком Всесвіту було швидко зрости дуже великим. Протягом першого 0,0000000000000000000000000000001 (це десяткова крапка з 30 нулями до 1) секунд після Великого вибуху, космос міг розширитися експоненціально в розмірах, розбивши ділянки Всесвіту, які раніше були в тісному контакті. Ця епоха, відома як інфляція, залишається гіпотетичною, але космологам подобається ідея, оскільки вона пояснює, чому далекі регіони космосу виглядають настільки схожими один на одного, незважаючи на те, що їх розділяють величезні відстані. Ще в 2014 році команда подумала, що знайшла сигнал про це розширення світла з раннього Всесвіту. Але згодом результати виявились чимось набагато більш приземленим: заважає міжзоряному пилу.
Кварк-глюонова плазма
Через кілька мілісекунд після початку часу ранній Всесвіт був дуже гарячим - ми говоримо між 7 трлн і 10 трлн градусів Фаренгейта (4 трлн і 6 трлн градусів Цельсія) гарячим. При таких температурах елементарні частинки, звані кварками, які зазвичай щільно пов'язані всередині протонів і нейтронів, вільно блукали навколо. Глюони, що несуть фундаментальну силу, відому як сильна сила, змішувались із цими кварками у супистій споконвічній рідині, що пронизувала космос. Дослідникам вдалося створити подібні умови у прискорювачах частинок на Землі. Але важко досягнутий стан тривав лише декілька частин секунди, як у земних рушниках атомів, так і в ранньому Всесвіті.
Рання епоха
На наступному етапі часу було багато дій, яке розпочалося приблизно через кілька тисячних частин секунди після Великого вибуху. Коли космос розширювався, він охолоджувався, і незабаром були достатні умови, щоб кварки збиралися в протони та нейтрони. Через секунду після Великого вибуху щільність Всесвіту впала настільки, що нейтрино - найлегша і найменш взаємодіюча фундаментальна частинка - могла пролетіти вперед, не зачепивши нічого, створивши те, що відомо як фон космічного нейтрино, яке вчені ще не можуть виявити.
Перші атоми
Протягом перших 3 хвилин життя Всесвіту протони та нейтрони зросталися разом, утворюючи ізотоп водню, який називають дейтерієм, а також гелієм і невеликою кількістю наступного найлегшого елемента - літію. Але як тільки температура впала, цей процес припинився. Нарешті, через 380 000 років після Великого вибуху речі були досить прохолодними, щоб водень та гелій могли поєднуватися із вільними електронами, створюючи перші нейтральні атоми. Фотони, які раніше натікали на електрони, тепер могли рухатися без перешкод, створюючи космічний мікрохвильовий фон (CMB), пережиток цієї епохи, який був вперше виявлений у 1965 році.
Темні віки
Дуже довго нічого у Всесвіті не виділяло світло. Цей період, який тривав близько 100 мільйонів років, відомий як Космічні темні століття. Ця епоха залишається надзвичайно важкою для вивчення, оскільки знання астрономів про Всесвіт майже повністю походять від зіркового світла. Без жодної зірки важко дізнатися, що сталося.
Перші зірки
Приблизно через 180 мільйонів років після Великого вибуху водень та гелій почали руйнуватися у великі сфери, створюючи інфернальну температуру в їх ядрах, що загорілися в перші зірки. Всесвіт увійшов у період, відомий як Космічний світанок, або реіонізація, оскільки гарячі фотони, випромінювані ранніми зірками та галактиками, розбили нейтральні атоми водню в міжзоряному просторі на протони та електрони, процес, відомий як іонізація. Скільки часу тривала реіонізація, важко сказати. Оскільки це сталося так рано, його сигнали затемнюються пізнішими газами та пилом, тому найкращі вчені можуть сказати, що це минуло приблизно через 500 мільйонів років після Великого вибуху.
Структура великого масштабу
Ось де всесвіт розпочинає свою діяльність, або принаймні знайомий бізнес, про який ми знаємо сьогодні. Маленькі ранні галактики почали зливатися разом у більші галактики, і приблизно через 1 мільярд років після Великого вибуху в їхніх центрах утворилися надмасивні чорні діри. Увімкнули яскраві квазари, які виробляють яскраві маяки світла, які можна побачити за 12 мільярдів світлових років.
Середні роки Всесвіту
Всесвіт продовжував розвиватися протягом наступних кількох мільярдів років. Плями вищої щільності з первісного Всесвіту гравітаційно притягували матерію до себе. Вони повільно переростали в галактичні скупчення і довгі нитки газу і пилу, створюючи прекрасну ниткоподібну космічну павутину, яку можна побачити сьогодні.
Народження Сонячної системи
Близько 4,5 мільярдів років тому в одній конкретній галактиці хмара газу обвалилася на жовту зірку з системою кілець навколо неї. Ці кільця зрослися у вісім планет, а також різні комети, астероїди, карликові планети та місяці, утворюючи звичну зоряну систему. Планета, третя від центральної зірки, зуміла або затримати тонну води після цього процесу, або ж комети пізніше доставили потоп льоду та води.
