Існують різноманітні теорії виникнення Всесвіту, якими намагались обґрунтувати, з чого виник Всесвіт і як він набув сучасних обрисів.
Основною теорією виникнення Всесвіту вважається теорія про Великий вибух, який відбувся приблизно 13,799 ± 0,021 млрд років тому з подальшим розширенням Всесвіту. У результаті Великого вибуху виникла матерія, простір і час.
Планківська епоха
Про початковий стан Всесвіту в момент Великого вибуху мало що відомо. Екстраполяція стану Всесвіту в минуле передбачає існування моменту, при якому матерія мала нескінченну густину і температуру, а будь-які точки простору були нескінченно близькими одна до одної. Такі екстраординарні умови існували у період від початкової сингулярності до 10-43 секунд після Великого вибуху. В цей час усі фундаментальні взаємодії (гравітаційна, електромагнітна, сильна і слабка) були об’єднані в одну. Всесвіт перебував у стані квантового хаосу.
Епоха Великого об’єднання
Ця епоха почалася тоді, коли температура Всесвіту впала нижче 1027 Кельвінів, і гравітація відокремилася від інших фундаментальних взаємодій. Вона тривала приблизно 10-36 секунд. Ймовірно, в цей період виникли перші частинки й античастинки. В цей час Всесвіт був заповнений найбільш елементарними частинками – кварками, лептонами та векторними бозонами. Усі ці частинки не мали маси, аромату, електричного та кольорового заряду, а лептонне та баріонне число не зберігалося. Частинки активно взаємодіяли між собою за допомогою сили Великого об’єднання та гравітації. Кінець епохи відбувається після відокремлення сильної взаємодії від електрослабкої.
Епоха космічної інфляції
Після епохи Великого об’єднання, настав період експоненційного росту Всесвіту. Упродовж цієї епохи, Всесвіт розширився принаймні в 1026 разів, і в результаті, весь наш видимий Всесвіт утворився з одного причинно-зв’язного об’єму простору.
Швидкість розширення Всесвіту значно перевищувала швидкість світла. Це розширення передбачає існування спеціального інфлатонного поля (воно відповідальне за швидке розширення Всесвіту). Для цього періоду є характерним від’ємний тиск і велика густина вакууму.
Наприкінці цієї епохи розмір видимого Всесвіту становив близько 10 сантиметрів. Усі частинки, що існували до неї, були розведені на астрономічні відстані. Завершення епохи супроводжувалося фазовим переходом вакууму, що мав дуже велику густину (його іноді називають фальшивим вакуумом), в сучасний стан. Енергія, що була запасена в інфлатонному полі, перейшла в енергію пар частинок-античастинок, які утворили всю ту матерію, що ми спостерігаємо навколо.
Електрослабка епоха
Під час цієї епохи електромагнітна та слабка взаємодії ще не розділилися, тому частинки ще не мали маси.
Під час цієї епохи у Всесвіті виникла перевага частинок над античастинками. Починаючи з кінця цієї епохи, стан Всесвіту добре описується законами фізики високих енергій, відомих зараз.
Епоха первинного нуклеосинтезу
Через 1 секунду після вибуху температура у Всесвіті знизилася нижче мільярда Кельвінів. З цього почалася епоха первинного нуклеосинтезу (процес утворення ядер атомів хімічних елементів), що тривала близько 200 секунд. Саме в цей період розподіл елементів став таким, який ми можемо спостерігати зараз: водень – 75% атомів; гелій-4 – 25% атомів; гелій-3 – 3×10-4 % атомів; дейтерій – 5×10-5 % атомів; літій-7 – 5×10-10 % атомів.
Епоха первісної рекомбінації
Приблизно через 380 тисяч років після Великого вибуху температура падає до 3000 Кельвінів. За цієї температури можуть існувати і не іонізуватися фотонами нейтральні атоми водню. Таким чином, в цей час Всесвіт перестає бути заповненим плазмою, а стає заповненим нейтральним газом, прозорим для випромінювання.
Темні віки
Темними віками називається період, що тривав від 380 тисяч до 550 мільйонів років після Великого вибуху. У цю епоху перші зірки ще не утворилися, але матерія охолола настільки, що перестала випромінювати світло. Через відсутність яскравих джерел освітлення ця епоха й отримала назву. Всесвіт у ці часи був заповнений воднем, гелієм, реліктовим випромінюванням і випромінюванням атомарного водню.
Реіонізація
Поступово в однорідному газі нейтральної речовини почали утворюватися газові туманності, а ще пізніше – галактики та окремі зорі.
Реіонізація Всесвіту – повернення речовини міжгалактичного простору в стан плазми – відбулася внаслідок інтенсивного жорсткого ультрафіолетового випромінення масивних зірок.
Джерело:
-
Великий вибух – https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B2%D0%B8%D0%B1%D1%83%D1%85