Существуют различные теории возникновения Вселенной, которыми пытались обосновать, с чего возникла Вселенная и как она приобрела современные очертания.
Основной теорией возникновения Вселенной считается теория о Большом взрыве, который произошел примерно 13,799 ± 0,021 млрд лет назад с последующим расширением Вселенной. В результате Большого взрыва возникла материя, пространство и время.
Планковская эпоха
О начальном состоянии Вселенной в момент Большого взрыва мало что известно. Экстраполяция состояния Вселенной в прошлое предполагает существование момента, при котором материя имела бесконечную плотность и температуру, а любые точки пространства были бесконечно близкими друг к другу. Такие экстраординарные условия существовали в период от начальной сингулярности до 10-43 секунд после Большого взрыва. В это время все фундаментальные взаимодействия (гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое) были объединены в одно. Вселенная находилась в состоянии квантового хаоса.
Эпоха Великого объединения
Эта эпоха началась тогда, когда температура Вселенной упала ниже 1027 Кельвинов, и гравитация отделилась от других фундаментальных взаимодействий. Она продолжалась примерно 10-36 секунд. Вероятно, в этот период возникли первые частицы и античастицы. В это время Вселенная была заполнена наиболее элементарными частицами — кварками, лептонами и векторными бозонами. Все эти частицы не имели массы, аромата, электрического и цветного заряда, а лептонное и барионное число не сохранялось. Частицы активно взаимодействовали между собой с помощью силы Великого объединения и гравитации. Конец эпохи происходит после отделения сильного взаимодействия от электрослабого.
Эпоха космической инфляции
После эпохи Великого объединения, наступил период экспоненциального роста Вселенной. В течение этой эпохи, Вселенная расширилась по крайней мере в 1026 раз, и в результате, вся наша видимая Вселенная образовалась из одного причинно-связного объема пространства.
Скорость расширения Вселенной значительно превышала скорость света. Это расширение предполагает существование специального инфлятонного поля (оно ответственно за быстрое расширение Вселенной). Для этого периода характерны отрицательное давление и большая плотность вакуума.
В конце этой эпохи размер видимой Вселенной составлял около 10 сантиметров. Все частицы, существовавшие до этого, были разведены на астрономические расстояния. Завершение эпохи сопровождалось фазовым переходом вакуума, который имел очень большую плотность (его иногда называют фальшивым вакуумом), в современное состояние. Энергия, которая была запасена в инфлятонном поле, перешла в энергию пар частиц-античастиц, которые образовали всю ту материю, что мы наблюдаем вокруг.
Электрослабая эпоха
Во время этой эпохи электромагнитное и слабое взаимодействия еще не разделились, поэтому частицы еще не имели массы.
Во время этой эпохи во Вселенной возникло преимущество частиц над античастицами. Начиная с конца этой эпохи, состояние Вселенной хорошо описывается законами физики высоких энергий, известных сейчас.
Эпоха первичного нуклеосинтеза
Через 1 секунду после взрыва температура во Вселенной снизилась ниже миллиарда Кельвинов. С этого началась эпоха первичного нуклеосинтеза (процесс образования ядер атомов химических элементов), которая длилась около 200 секунд. Именно в этот период распределение элементов стало таким, которое мы можем наблюдать сейчас: водород — 75% атомов; гелий-4 — 25% атомов; гелий-3 — 3×10-4 % атомов; дейтерий — 5×10-5 % атомов; литий-7 — 5×10-10 % атомов.
Эпоха первичной рекомбинации
Примерно через 380 тыс. лет после Большого взрыва температура падает до 3000 Кельвинов. При этой температуре могут существовать и не ионизироваться фотонами нейтральные атомы водорода. Таким образом, в это время Вселенная перестает быть заполненной плазмой, а становится заполненной нейтральным газом, прозрачным для излучения.
Темные века
Темными веками называется период, который длился от 380 тыс. до 550 млн лет после Большого взрыва. В эту эпоху первые звезды еще не образовались, но материя остыла настолько, что перестала излучать свет. Из-за отсутствия ярких источников освещения эта эпоха и получила название. Вселенная в эти времена была заполнена водородом, гелием, реликтовым излучением и излучением атомарного водорода.
Реионизация
Постепенно в однородном газе нейтрального вещества начали образовываться газовые туманности, а еще позже — галактики и отдельные звезды.
Реионизация Вселенной — возвращение вещества межгалактического пространства в состояние плазмы — произошла вследствие интенсивного жесткого ультрафиолетового излучения массивных звезд.
Источник:
-
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