Большой Взрыв – космологическая гипотеза о начале расширения Вселенной, которое произошло 13,7 млрд. лет назад из сингулярного состояния. Расширение Вселенной заключается в динамическом изменении пространства–времени. На раннем этапе эволюции Вселенная представляла собой плотную (ρ = 1093 г/см3) кварк-глюонную плазму с температурой T = 1032 К. Если за начальный момент t = 0 взять момент Большого Взрыва, то в ранней Вселенной зависимости плотности ρ и температуры Т вещества от времени t космологического расширения описываются приближёнными соотношениями
В результате расширения и охлаждения Вселенной произошло образование частиц. Аннигиляция частиц и античастиц привела к образованию реликтового излучения. Дальнейшее охлаждение Вселенной привело в результате первичного нуклеосинтеза к образованию ядер 4He. Догалактические этапы эволюции Вселенной приведены в табл. 1. Одним из доказательств модели Большого Взрыва является космологическое красное смещение.
| Таблица 1. Догалактические этапы эволюции Вселенной |
|
Время после |
Характерные |
Характерные расстояния, |
Этап/Событие |
|
< 10-43 с |
> 1032 |
< 10-33 |
Квантовый хаос. |
|
10-43 с |
1032 |
10-33 |
Планковский момент. Отделение гравитационного взаимодействия |
|
10-43–10-36 с |
1032-1028 |
10-33-10-29 |
Великое объединение |
|
10-36 с |
1028 |
10-29 |
Конец Великого объединения. |
|
10-10 с |
1015 |
10-16 |
Конец электрослабого объединения |
|
10-6 с |
1013 |
10-14 |
Кварк-адронный |
|
10-10-10-4 с |
1015-1012 |
10-16-10-13 |
Адронная эра. |
|
10-4-10 с |
1012-1010 |
10-13-10-10 |
Лептонная эра. |
|
0.1-1 с |
2·1010 |
10-11 |
Отделение нейтрино. |
|
102-103 с |
≈109 |
10-10-10-9 |
Дозвёздный синтез гелия |
|
10 с- |
1010-104 |
10-10-10-5 |
Радиационная эра. Доминирование излучения над веществом |
|
40 000 лет |
104 |
10-5 |
Начало эры вещества. |
|
400 000 лет |
3·103 |
10-4 |
Образование атомов. |
Величина космологического красного смещения и, следовательно, скорости разбегания галактик увеличивается для более удаленных галактик. Скорость разбегания двух галактик v и расстояние между ними R связаны законом Хаббла
v = H·R,
где H = 71 ± 4 км·с-1·мегапарсек-1 − постоянная
Хаббла.
Характеристики Вселенной в настоящее время приведены в табл.
2.
|
Таблица 2. Характеристики Вселенной в настоящее время |
| Возраст t0 |
13.7±0.3 млрд лет |
|
| Радиус наблюдаемой части Вселенной
(горизонт видимости) R0 = сt0 |
1028 см |
|
| Полное количество вещества и энергии |
1056 г |
|
| Средняя плотность вещества и энергии |
10-29 г/см3 |
|
| Полное барионное число (число нуклонов) |
1078 |
|
| Доля антивещества |
< 10-4 |
|
| Постоянная Хаббла H |
71 ± 4 км·с-1·Мпк-1 |
|
| Температура реликтового (фонового) излучения |
2.73 K |
|
| Плотность реликтовых фотонов |
410 см-3 |
|
| Энергетическая плотность реликтовых фотонов |
0.26 эВ/см3 = |
|
| Отношение числа барионов к числу реликтовых
фотонов nб/nγ |
(6.1±0.2)·10-10 |
|
|
Распространённость атомов (ядер): водород |
по числу 91% |
по массе 70.7% |
Вселенная в больших масштабах (>100 Мпк) однородна и изотропна. Она содержит не менее 1011 галактик. Наша галактика − Млечный путь − содержит 1011 звезд.
См. также