Введение
В начале ничего не было. Затем, около 13,7 миллиардов лет назад, образовалась вселенная. Мы до сих пор не знаем точных условий, при которых это произошло, и было ли время раньше времени. Но с помощью телескопических наблюдений и моделей физики элементарных частиц исследователи смогли собрать воедино приблизительный график основных событий в жизни космоса. Здесь мы рассмотрим некоторые из наиболее важных исторических моментов нашей вселенной, от ее младенчества до возможной смерти.
Большой взрыв
Все начинается с Большого взрыва, который «является моментом времени, а не точкой в пространстве», - сказал в интервью Live Science Шон Кэрролл, физик-теоретик из Калифорнийского технологического института. В частности, это момент, когда началось само время, момент, с которого были подсчитаны все последующие моменты. Несмотря на свою известную прозвище, Большой взрыв был не взрывом, а периодом, когда Вселенная была чрезвычайно горячей и плотной, и пространство начало расширяться во всех направлениях одновременно. Хотя модель Большого взрыва утверждает, что вселенная была бесконечно малой точкой бесконечной плотности, это всего лишь махинация, что мы не совсем знаем, что происходило тогда. Математические бесконечности не имеют смысла в уравнениях физики, поэтому Большой взрыв - это точка, в которой наше нынешнее понимание вселенной нарушается.
Эра космической инфляции
Следующим трюком вселенной было стать очень большим и очень быстрым. В течение первых 0,0000000000000000000000000000001 (это десятичная точка с 30 нулями до 1) секунды после Большого взрыва космос мог экспоненциально увеличиваться в размерах, разделяя области Вселенной, которые ранее были в тесном контакте. Эта эпоха, известная как инфляция, остается гипотетической, но космологам нравится идея, потому что она объясняет, почему обширные области пространства кажутся такими похожими друг на друга, несмотря на то, что их разделяют огромные расстояния. Еще в 2014 году команда думала, что они нашли сигнал об этом расширении в свете ранней вселенной. Но позже результаты оказались чем-то более приземленным: мешающая межзвездная пыль.
Кварк-глюонная плазма
Спустя несколько миллисекунд после начала времени, ранняя вселенная была действительно горячей - мы говорим, что между 7 триллионами и 10 триллионами градусов по Фаренгейту (4 триллионов и 6 триллионов градусов по Цельсию) горячо. При таких температурах элементарные частицы, называемые кварками, которые обычно тесно связаны внутри протонов и нейтронов, свободно бродили вокруг. Глюоны, которые несут фундаментальную силу, известную как сильная сила, были смешаны с этими кварками в жидкой первичной жидкости, которая пронизывала космос. Исследователям удалось создать аналогичные условия в ускорителях частиц на Земле. Но труднодостижимое состояние длилось всего несколько долей секунды, как в земных сокрушителях атомов, так и в ранней вселенной.
Ранняя эпоха
На следующем этапе времени было много действий, которые начались примерно через несколько тысячных секунды после Большого взрыва. Когда космос расширился, он остыл, и вскоре условия были достаточно мягкими, чтобы кварки могли объединиться в протоны и нейтроны. Через одну секунду после Большого взрыва плотность Вселенной упала настолько, что нейтрино - самая легкая и наименее взаимодействующая фундаментальная частица - могла лететь вперед, не ударяя ничего, создавая так называемый фон космических нейтрино, который ученым еще предстоит обнаружить.
Первые атомы
В течение первых 3 минут жизни Вселенной протоны и нейтроны сливаются воедино, образуя изотоп водорода, называемый дейтерием, а также гелий и небольшое количество следующего самого легкого элемента, лития. Но как только температура упала, этот процесс прекратился. Наконец, через 380 000 лет после Большого взрыва все было достаточно прохладно, чтобы водород и гелий могли соединиться со свободными электронами, создав первые нейтральные атомы. Фотоны, которые ранее сталкивались с электронами, теперь могли двигаться без помех, создавая космический микроволновый фон (CMB), пережиток этой эпохи, который был впервые обнаружен в 1965 году.
Темные века
В течение очень долгого времени во вселенной ничто не излучало свет. Этот период, который длился около 100 миллионов лет, известен как Космический темный век. Эту эпоху по-прежнему чрезвычайно трудно изучать, поскольку знания астрономов о Вселенной почти полностью зависят от звездного света Без звезд трудно понять, что произошло.
Первые звезды
Примерно через 180 миллионов лет после Большого взрыва водород и гелий начали разрушаться в большие сферы, вызывая адские температуры в их ядрах, которые загорались в первые звезды. Вселенная вступила в период, известный как Космический Рассвет, или реионизация, потому что горячие фотоны, излучаемые ранними звездами и галактиками, делили нейтральные атомы водорода в межзвездном пространстве на протоны и электроны, процесс, известный как ионизация. Трудно сказать, как долго длилась реионизация. Поскольку это произошло так рано, его сигналы затемняются более поздним газом и пылью, поэтому лучшие ученые могут сказать, что это произошло примерно через 500 миллионов лет после Большого взрыва.
Крупномасштабная структура
Вот где вселенная берется за дело или, по крайней мере, за привычный бизнес, о котором мы знаем сегодня. Маленькие ранние галактики начали объединяться в более крупные галактики, и примерно через 1 миллиард лет после Большого взрыва в их центрах образовались сверхмассивные черные дыры. Включены яркие квазары, которые производят яркие световые маяки, которые можно увидеть за 12 миллиардов световых лет.
Средние годы вселенной
Вселенная продолжала развиваться в течение следующих нескольких миллиардов лет. Пятна более высокой плотности из первичной вселенной гравитационно притягивали материю к себе. Они медленно превращались в галактические скопления и длинные нити газа и пыли, создавая прекрасную волокнистую космическую сеть, которую можно увидеть сегодня.
Рождение Солнечной системы
Около 4,5 миллиардов лет назад в одной галактике облако газа упало в желтую звезду с системой колец вокруг нее. Эти кольца объединились в восемь планет, плюс различные кометы, астероиды, карликовые планеты и луны, образуя знакомую звездную систему. Планета, третья от центральной звезды, смогла либо удержать тонну воды после этого процесса, либо кометы позже доставили поток льда и воды.
