Хронология Вселенной до появления планеты Земля

Основная статья: Вселенная

Большой отскок: что было до Большого взрыва

Традиционный космологический взгляд на Вселенную предполагает, что она началась с сингулярности, за которой последовал короткий период чрезвычайно быстрого расширения, называемого инфляцией. Однако авторы нового исследования, опубликованного в 2024 г, проанализировали более экзотическую теорию, известную как несингулярная космология отскакивания материи, которая утверждает, что вселенная сначала прошла фазу сжатия. Эта фаза закончилась отскоком из-за увеличения плотности материи, что привело к Большому взрыву и ускоренному расширению, которое мы наблюдаем сегодня.

Тогда Вселенная сжалась до размеров примерно на 50 порядков меньше, чем сегодня. После отскока появились фотоны и другие частицы, ознаменовав Большой взрыв. Вблизи отскока плотность материи была настолько высокой, что небольшие черные дыры образовались из квантовых флуктуаций плотности материи, что сделало их возможными кандидатами на темную материю.

Иллюстрация, демонстрирующая различные аспекты ранней Вселенной, включая излучение, возникшее в результате Большого взрыва и древние черные дыры. Изображение: ESA

Наблюдения за движением звезд в галактиках и космическим микроволновым фоном — послесвечением Большого взрыва — показывают, что около 80% всей материи во Вселенной — это темная материя, субстанция, которая не отражает, не поглощает и не испускает свет. Ученые до сих пор не определили, из чего состоит темная материя.

Маленькие первичные черные дыры могут образовываться на самых ранних стадиях развития Вселенной, и если они не слишком малы, их распад из-за излучения Хокинга (это гипотетическое явление испускания черными дырами частиц из-за квантовых эффектов) будет недостаточно эффективным, чтобы избавиться от них. Поэтому первичные черные дыры будут существовать и сейчас. Их масса примерно равна массе астероида. Эти черные дыры могли способствовать образованию темной материи.

Расчеты ученых показывают, что кривизна пространства и микроволновый фон в рамках их предположения соответствуют текущим наблюдениям, что подтверждает данную гипотезу.

Для дальнейшей проверки гипотезы исследователи планируют использовать обсерватории гравитационных волн следующего поколения. Ученые рассчитали свойства гравитационных волн, образующихся при образовании черных дыр в своей модели, и оказалось, что их могут обнаружить такие гравитационные обсерватории будущего, как Laser Interferometer Space Antenna (LISA) и Einstein Telescope. Результаты таких исследований уже смогут подтвердить, действительно ли первичные черные дыры являются темной материей. Однако ждать придется долго, возможно, даже десяток лет, прежде чем эти обсерватории заработаютНовое исследование намекает, что у Вселенной была тайная жизнь до Большого взрыва.

Большой взрыв: 12,6 или 13,8 млрд лет?

На 2020 год принято считать, что возраст Вселенной составляет около 13,8 млрд лет, но точнее определить эти цифры не так-то просто. Необходимо выполнить несколько ключевых расчетов и сравнить их друг с другом. Из-за разных подходов к этим расчетам результат тоже может различаться, что вызывает сомнение в его точности.

Дата Большого взрыва, породившего Вселенную, ранее рассчитывалась математическим методом при помощи компьютерного моделирования с использованием оценки расстояния до самых старых звезд, поведения галактик и скорости расширения Вселенной.

Поскольку Вселенная расширяется с большой скоростью, то чем дальше объект находится, тем быстрее он удаляется от нас. Расстояние до объекта со скоростью его удаления связывает постоянная Хаббла — именно этот коэффициент и использовали в качестве ключевого фактора в новом исследовании для определения точного возраста Вселенной. Постоянная Хаббла названа так в честь Эдвина Хаббла, который впервые рассчитал скорость расширения Вселенной в 1929 году.

Идея исследования, проведенного учеными из Университета Орегона в 2020 году, состояла в том, чтобы вычислить, сколько времени потребуется всем объектам, чтобы вернуться в начало. Для этого нужно определить, насколько быстро объекты удаляются от нас — тогда можно вычислить момент логического начала этого процесса, Большого взрыва.

Новое исследование утверждает, что Вселенная моложе почти на миллиард лет, а прежние расчеты были неточными.

Исследователи из Университета Орегона нанесли на карту расстояния до десятков других галактик. Они использовали новый подход, перекалибровав инструмент для измерения расстояний, известный как барионное соотношение Талли-Фишера, которое не зависит от постоянной Хаббла. Они взяли расстояния до 50 галактик, частично определенные с помощью космического телескопа «Спитцер», и использовали их для оценки расстояний до 95 других галактик.

По словам авторов исследования, такой подход лучше учитывает кривые массы и вращения галактик, чем данные, которые ранее использовались для уравнений, определяющих начало Большого Взрыва. Таким образом ученые, по их словам, смогли более точно вычислить постоянную Хаббла и, соответственно, возраст Вселенной.

В результате астрономы установили постоянную Хаббла, равную 75,1 (км/с)/Мпк. Это означает, что галактика, удаленная от Земли на один мегапарсек (примерно 3,3 млн световых лет), удаляется от нас со скоростью 75,1 км каждую секунду^[1].

На основе новых данных исследователи подсчитали, что возраст Вселенной составляет всего 12,6 млрд лет, что намного меньше общепринятой цифры 13,8 млрд лет. И новый результат существенно выходит за пределы приемлемой для прежних вычислений погрешности. Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.

Что интересно, при этом исследования, основанные на измерении реликтового излучения, в результате определяют, что Вселенной все-таки около 13,8 млрд лет, а постоянная Хаббла равна примерно 67 км/с/Мпк. Но исследование команды из Орегона говорит, что все значения постоянной Хаббла ниже 70 могут быть исключены с 95-процентной вероятностью.

0 - 380 000 лет: От сингулярности до появления водорода и гелия

150 млн лет тёмных веков

12,7 млрд л.н.: Образование первых звезд

12,6-4,6 млрд л.н.: Образование Солнечной системы и планеты Земля

Логарифмическая карта всей известной вселенной в одной картинке.

См. также

• История
• История человечества. Основные даты

Ссылки

Хронология Большого взрыва в Википедии

Космос и спутниковые системы

Примечания