История Вселенной подобна великолепной картине, начинающейся с Большого взрыва 13,8 миллиардов лет назад. Это событие не только приоткрыло завесу над временем и пространством, но и глубоко изменило структуру Вселенной и направление ее дальнейшего развития. Благодаря непрерывным наблюдениям и исследованиям ученые наметили для нас пятиэтапный процесс развития Вселенной: от первоначального безразличия к плотным звездам сегодня, со временем она изменила свой облик.
"В несколько мгновений после Большого взрыва объем Вселенной увеличился до невообразимых размеров, а затем образовались галактики и планеты, которые мы видим сегодня."
В первую пикосекунду после Большого взрыва вся Вселенная была наполнена чрезвычайно высокой энергией и температурой, и законы физики в это время могут не применяться. По мере расширения Вселенной среди четырех основных сил одна за другой появляются гравитация, электромагнетизм, слабое ядерное взаимодействие и сильное ядерное взаимодействие. Крошечные колебания на этом этапе заложат основу будущей структуры Вселенной. Хотя ученые в настоящее время не могут проводить экспериментальные испытания, условия, выведенные на основе известных физических законов, позволяют нам увидеть зарождение Вселенной.
Примерно от одной секунды до 380 000 лет назад Вселенная продолжала охлаждаться, ее энергия постепенно уменьшалась, и один за другим образовывались различные типы субатомных частиц. Эти частицы содержали почти равное количество материи и антиматерии, но большинство из них были аннигилированы друг другом, оставив лишь следовые количества материи, которые сохранились до наших дней. Образование нейтральных атомов водорода около 370 000 лет назад ознаменовало первую прозрачность Вселенной, а последующий выброс фотонов сформировал космический микроволновый фон (CMB), который можно обнаружить и сегодня и который отражает лицо Вселенной в ее зачаточном состоянии.
"Период прозрачной реконструкции дает нам возможность впервые заглянуть в историю Вселенной".
Этот период длился примерно 1 миллиард лет назад. Вселенная сформировала звезды и галактики из водородных облаков, но затем вошла в Темные века из-за отсутствия источников света. Примерно от 200 до 500 миллионов лет назад постепенно сформировались самые ранние галактики и звезды, и их формирование быстро изменило облик Вселенной. Фотоны высокой энергии от ранних звезд и карликовых галактик привели к периоду сильной ионизации, который в конечном итоге превратил Вселенную в ту современную форму, которую мы видим.
После примерно 1,28 миллиарда лет развития внешний вид Вселенной в основном стабилен и похож на сегодняшний. Лишь около 5 миллиардов лет назад начал формироваться наш Млечный Путь, заложив таким образом основу для возникновения жизни. В этот период скорость расширения Вселенной зависит от взаимодействия материи и темной энергии. Доминирование темной энергии постепенно ускоряет скорость расширения, указывая на бесконечное расширение в будущем.
«Расширение Вселенной и доминирование темной энергии изменят судьбу будущей Вселенной».
Однажды в будущем период звездообразования закончится, и расширение Вселенной ограничит область наблюдения местными галактиками. Что касается окончательной судьбы Вселенной, то в настоящее время существует множество гипотез, а некоторые теории даже предсказывают возможность «большого разрыва». Конечно, по мере того, как мы узнаем больше о нынешней Вселенной, эти гипотезы станут более конкретными.
Во время эволюции Вселенной мы постоянно спрашиваем себя: предопределено ли будущее Вселенной?