Походження, еволюція та природа Всесвіту захоплювали й ставили людство в глухий кут упродовж століть. Нові ідеї та великі відкриття, зроблені у XX столітті, змінили космологію — термін, що позначає спосіб концептуалізації та вивчення Всесвіту, — хоча багато що залишається невідомим.
Далі — викладена НАСА історія Всесвіту відповідно до сучасних теорій космологів.
Космічна інфляція
Близько 13,8 мільярда років тому Всесвіт на частку секунди розширився швидше за швидкість світла — цей період називається космічною інфляцією.
Вчені не знають, що передувало інфляції та що послужило її джерелом. Можливо, енергія в цей період була просто частиною тканини простору-часу.
Космологи вважають, що інфляція пояснює багато аспектів Всесвіту, який ми спостерігаємо сьогодні, наприклад, його площинність або відсутність кривизни на найбільших масштабах.
Інфляція могла також посилити відмінності в щільності, які природним чином виникають на найдрібніших, квантового рівня масштабах простору, що зрештою допомогло сформувати великомасштабні структури Всесвіту.
Великий вибух і нуклеосинтез
Коли космічна інфляція зупинилася, енергія, що рухала нею, перейшла в матерію та світло — великий вибух.
Через секунду після великого вибуху Всесвіт складався з надзвичайно гарячого (10 мільярдів градусів за Цельсієм) первісного супу зі світла й частинок.
У наступні хвилини епохи, званої нуклеосинтезом, протони й нейтрони зіткнулися й виробили найбільш ранні елементи — водень, гелій та незначну кількість літію й берилію.
За п’ять хвилин утворилася більша частина сучасного гелію, а Всесвіт розширився й охолов настільки, що подальше утворення елементів припинилося. Однак у цей момент Всесвіт був ще занадто гарячим, щоб атомні ядра цих елементів могли захопити електрони й утворити повноцінні атоми.
Космос був непрозорим, тому що величезна кількість електронів створювала своєрідний туман, який розсіював світло.
Рекомбінація
Приблизно через 380 000 років після Великого вибуху Всесвіт охолов настільки, що атомні ядра змогли захоплювати електрони — цей період астрономи називають епохою рекомбінації.
Це мало два основні наслідки для космосу.
По-перше, оскільки більшість електронів тепер були зв’язані в атомах, вільних електронів стало недостатньо для повного розсіювання світла, і космічний туман прояснився. Всесвіт став прозорим, і вперше світло могло вільно переміщатися крізь великі відстані.
По-друге, утворення цих перших атомів виробило своє власне світло.
Це світіння, яке можна спостерігати й сьогодні, називається космічним мікрохвильовим фоном. Це найдавніше світло, яке ми можемо спостерігати у Всесвіті.
Темні віки
Після появи космічного мікрохвильового фону Всесвіт знову став непрозорим на коротких довжинах хвиль через поглинальний вплив усіх цих водневих атомів.
Протягом наступних 200 мільйонів років Всесвіт залишався темним. Зорі не світили. У цей момент космос складався з моря водневих атомів, гелію й невеликої кількості важчих елементів.
Перші зорі
Газ був розподілений по Всесвіту нерівномірно.
Холодніші області космосу були більш порожніми, з більш щільними хмарами газу. У міру того як ці скупчення ставали дедалі масивнішими, їхня гравітація притягувала додаткову матерію. Стаючи щільнішими й компактнішими, центри цих скупчень ставали дедалі гарячішими — зрештою, настільки гарячими, що в їхніх центрах відбувався ядерний синтез.
Це були перші зорі. Вони були у 30–300 разів масивнішими за наше Сонце та в мільйони разів яскравішими. Протягом кількох сотень мільйонів років перші зорі збиралися в перші галактики.
Реіонізація
Спочатку світло зірок не могло поширюватися далеко, тому що його розсіював відносно щільний газ, що оточував перші зорі.
Поступово ультрафіолетове світло, випромінюване цими зорями, розщепило, або іонізувало, атоми водню в газі на їх складові електрони й протони.
У міру реіонізації світло зірок поширювалося все далі, розщеплюючи все більше атомів водню.
На той час, коли Всесвіту виповнився 1 мільярд років, зорі й галактики трансформували майже весь цей газ, зробивши Всесвіт прозорим для світла, яким ми бачимо його сьогодні.
Майбутнє
Протягом багатьох років учені вважали, що поточне розширення Всесвіту сповільнюється. Але насправді космічне розширення прискорюється. У 1998 році астрономи виявили, що деякі наднові, яскраві зоряні вибухи, були тьмянішими, ніж очікувалося. Вони дійшли висновку, що це могло статися тільки в тому випадку, якщо наднові віддалилися від нас на більшу відстань, до того ж із більшою швидкістю, ніж передбачалося.
Вчені підозрюють, що прискоренню розширення сприяє таємнича субстанція, яку вони називають темною енергією.
Майбутні дослідження можуть піднести нові сюрпризи, але космологи припускають, що, найімовірніше, Всесвіт розширюватиметься вічно.
