úvod
Na začiatku nebolo nič. Potom, asi pred 13,7 miliardami rokov, sa vesmír vytvoril. Stále nevieme presné podmienky, za ktorých sa to stalo, a či existoval čas pred časom. Avšak pomocou pozorovaní pomocou ďalekohľadov a modelov fyziky častíc boli vedci schopní spojiť hrubú časovú os hlavných udalostí vo vesmíre. Tu sa pozrieme na niektoré z najdôležitejších historických momentov nášho vesmíru, od detstva po jeho prípadnú smrť.
Veľký tresk
Všetko to začína na Veľkom tresku, ktorý „je okamihom v čase, nie bodom vo vesmíre“, povedal Sean Carroll, teoretický fyzik z Kalifornského technologického inštitútu, spoločnosti Live Science. Konkrétne je to okamih, keď sa začal samotný čas, okamih, od ktorého sa spočítali všetky nasledujúce okamihy. Napriek svojmu známemu prezývke nebol Veľký tresk skutočne explóziou, ale skôr obdobím, keď bol vesmír veľmi horúci a hustý a priestor sa začal rozširovať smerom von vo všetkých smeroch naraz. Aj keď model Veľkého tresku uvádza, že vesmír bol nekonečne malým bodom nekonečnej hustoty, je to iba ručne zvlnený spôsob, ako povedať, že nevieme presne, čo sa vtedy dialo. Matematické nekonečno nedáva zmysel vo fyzických rovniciach, takže Veľký tresk je skutočne bodom, v ktorom sa rozpadá naše súčasné chápanie vesmíru.
Kozmická doba inflácie
Ďalším trikom vo vesmíre bolo, aby sa veľmi rýchlo rozrastal. V rámci prvých 0,00000000000000000000000000000000001 (čo je desatinná čiarka s 30 nulami pred 1) sekundami po Veľkom tresku sa vesmír mohol exponenciálne zväčšiť a oddeľovať oblasti vesmíru, ktoré boli predtým v úzkom kontakte. Táto éra, známa ako inflácia, zostáva hypotetická, ale kozmológom sa táto myšlienka páči, pretože vysvetľuje, prečo sa vzdialené oblasti vesmíru javia také podobné, napriek tomu, že sú od seba vzdialené veľké vzdialenosti. V roku 2014 si tím myslel, že našli signál tejto expanzie vo svetle z raného vesmíru. Výsledky sa neskôr však ukázali ako niečo oveľa svetskejšie: zasahujúce medzihviezdny prach.
Kvark-gluónová plazma
Niekoľko milisekúnd po začiatku času bol počiatočný vesmír skutočne horúci - hovoríme horúco medzi 7 biliónmi a 10 biliónmi stupňov Fahrenheita (4 bilióny až 6 biliónov stupňov Celzia). Pri takýchto teplotách sa voľné častice nazývané kvarky, ktoré sú obvykle pevne viazané vo vnútri protónov a neutrónov, voľne pohybovali. Gluóny, ktoré nesú základnú silu známu ako silná sila, sa zmiešali s týmito kvarkmi v polievkovej prvotnej tekutine, ktorá prenikla do vesmíru. Vedci dokázali vytvoriť podobné podmienky v urýchľovačoch častíc na Zemi. Ťažko dosiahnuteľný stav však trval len niekoľko zlomkov sekundy, v prístrojoch na zemský atóm, ako aj v ranom vesmíre.
Raná epocha
V ďalšom období sa začalo veľa opatrení, ktoré sa začalo asi niekoľko tisícin sekundy po Veľkom tresku. Keď sa vesmír rozširoval, ochladzoval sa a čoskoro podmienky stačili na to, aby sa kvarky spojili do protónov a neutrónov. Jednu sekundu po Veľkom tresku klesla hustota vesmíru natoľko, že neutrína - najľahšia a najmenej interagujúca základná častica - mohla letieť vpred bez toho, aby zasiahla čokoľvek, čím vytvorila to, čo je známe ako kozmické neutrínové pozadie, ktoré vedci ešte musia zistiť.
Prvé atómy
Počas prvých 3 minút života vesmíru sa protóny a neutróny spojili a vytvorili izotop vodíka nazývaný deutérium, ako aj hélium a malé množstvo najbližšieho najľahšieho prvku, lítia. Ale keď teplota klesla, tento proces sa zastavil. Nakoniec, 380 000 rokov po Veľkom tresku, boli veci dosť chladné, takže vodík a hélium sa mohli kombinovať s voľnými elektrónmi a vytvárať prvé neutrálne atómy. Fotóny, ktoré sa predtým dostali do elektrónov, sa teraz mohli pohybovať bez rušenia a vytvoriť tak kozmické mikrovlnné pozadie (CMB), relikt z tejto éry, ktorá bola prvýkrát zistená v roku 1965.
Temný vek
Na veľmi dlhú dobu nič vo vesmíre nevydalo svetlo. Toto obdobie, ktoré trvalo asi 100 miliónov rokov, sa nazýva Kozmický temný vek. Túto epochu je aj naďalej veľmi ťažké študovať, pretože znalosť vesmíru astronómami pochádza takmer výlučne z hviezdneho svetla. Bez hviezd je ťažké vedieť, čo sa stalo.
Prvé hviezdy
Približne 180 miliónov rokov po Veľkom tresku sa vodík a hélium začali zrútiť do veľkých sfér, čím sa v ich jadrách vytvárali pekelné teploty, ktoré sa rozžiarili na prvé hviezdy. Vesmír vstúpil do obdobia známeho ako Kozmický úsvit alebo reionizácia, pretože horúce fotóny vyžarované skorými hviezdami a galaxiami rozdeľovali neutrálne atómy vodíka v medzihviezdnom priestore na protóny a elektróny, proces známy ako ionizácia. Je ťažké povedať, ako dlho reionizácia trvala. Pretože sa to stalo tak skoro, jeho signály sú zakryté neskorším plynom a prachom, takže najlepší vedci môžu povedať, že uplynulo asi 500 miliónov rokov po Veľkom tresku.
Štruktúra veľkého rozsahu
Tu je vesmír, v ktorom sa začína podnikanie, alebo aspoň známe podnikanie, o ktorom vieme dnes. Malé skoré galaxie sa začali spájať do väčších galaxií a približne 1 miliarda rokov po Veľkom tresku sa v ich centrách vytvorili superhmotné čierne diery. Rozsvietili sa svetlé kvázary, ktoré produkujú intenzívne svetelné majáky, ktoré sú viditeľné zo vzdialenosti 12 miliárd svetelných rokov.
Stredné roky vesmíru
Vesmír sa ďalej vyvíjal v priebehu niekoľkých nasledujúcich miliárd rokov. Miesta vyššej hustoty z prvotného vesmíru gravitačne priťahovali hmotu k sebe. Tieto pomaly vyrástli do galaktických zhlukov a dlhých prameňov plynu a prachu, čím sa vytvorila nádherná vláknitá kozmická sieť, ktorú možno vidieť dnes.
Zrodenie slnečnej sústavy
Asi pred 4,5 miliardami rokov sa v jednej konkrétnej galaxii zhroutil oblak plynu na žltú hviezdu so systémom krúžkov okolo nej. Tieto prstene sa spojili do ôsmych planét, plus rôznych komét, asteroidov, trpasličích planét a mesiacov, čím vytvorili známy hviezdny systém. Planéte tretí z centrálnej hviezdy sa podarilo po tomto procese buď zadržať tonu vody, alebo kométy neskôr dodávali záplavu ľadu a vody.
