Как работает Вселенная: Эволюция Вселенной

22 декабря 2021, в 12:36. Автор: Сергей Якименко

В прошлый раз мы остановились на том, что Большой взрыв таки-случился. Как же шли дела дальше? Об этом нам рассказывает эта картинка. Представим себя на месте некоего существа, наблюдающего за этим шоу со стороны — из другого измерения. Причём время для нас течёт так же, как сегодня — со скоростью 1 секунда в секунду. И вот сидим мы в своём N-ом пространстве, попивая N-мерный пивасик компотик, как вдруг идиллию нарушает яркая вспышка. Мы мгновенно реагируем на это безобразие, за 10 в минус 42 степени секунды отложив компотик, и начинаем максимально точно фиксировать происходящие события. А развиваются они о-о-очень стремительно!

1. Рождение из сингулярности — Эпоха великого объединения

Первым делом мы пытаемся оценить размер новоявленной Вселенной. С этим дела обстоят не очень: уж больно она мелкая, и при этом столь горячая, что совать туда свои щупальца точно не хочется. Насколько там было жарко? Ну примерно 10 в 38 степени градусов по Кельвину. Попробуем оценить это значение:
— водичка кипит при температуре 400 Кельвинов (порядок - 10 во 2 степени);
— дрова в печке горят при 1100-1300 К (10 в степени). Примерно на этой степени заканчиваются привычные нам температуры, так как самый тугоплавкий металл вольфрам готов выдержать всего лишь до 4000 К;
— поднимаем планку — сколько же градусов в ядре Солнца? Аж целых 15 миллионов! Но это всего лишь 7-ая степень десятки!
— приближаемся к реально экстремальным температурам. И тут время удивиться мощи человеческого интеллекта: максимальная достигнутая человеком температура составляет 10 в 13 степени градусов, в миллион раз больше, чем в ядре Солнца!!! Это получилось сделать в Большом адронном коллайдере (не зря его строили). И это действительно огромная температура: в наблюдаемой Вселенной её достигает лишь вещество, вращающееся вокруг чёрной дыры с околосветовой скоростью.
Получается, что температура новорождённой Вселенной в триллионы триллионов раз превышала самые невообразимые температуры Вселенной сегодняшней — и это очень круто! В этот же период во Вселенной появляется гравитация, которая ранее была объединена с остальными тремя фундаментальными силами. Такой ход событий настораживает, и это не зря, так как дальше мы видим интереснейший этап.

2. Инфляция и образование материи

Инфляция переводится примерно как «вздутие». Оказывается, она существовала задолго до появления товарно-денежных отношений — с неё началась эволюция Вселенной! Однако, её значения были невообразимо больше, чем теперешние 10% в год: по самым скромным подсчётам размеры Вселенной увеличивались в триллион триллионов триллионов (10 в 36 степени) раз за каждую секунду! Это настолько много, что представить это невозможно: при такой инфляции мельчайшая частица протон спустя 1 секунду станет в 1000 раз больше нашей галактики Млечный путь!
К счастью, продолжалось всё это дело не так уж долго: около 10 в минус 36 степени секунды. Ещё бы чуть-чуть — и всё разлетелось бы к чертям собачьим, но эта вечеринка не могла долго продолжаться: однородная чистая энергия сингулярности, весело распихивающая Вселенную в стороны, стала неожиданно превращаться в привычное нам вещество и излучение, быстро потеряв былой задор.

И ура — в этот момент мы уже можем оценить размер Вселенной! А выглядит она как футбольный мяч — 17 см. Интересно, каково было бы поиграть в футбол со Вселенной в качестве мяча? Но узнать об этом не предоставляется возможным, так как процесс расширения не остановился, а лишь слегка замедлился. Каждую мельчайшую долю секунды размер Вселенной увеличивается в разы, а вещество в виде кварков и глюонов (такие мельчайшие частицы) начинает кучковаться, прям как гости на вечеринке после бурных танцев. Этот период называется бариогенезис, и хоть продолжался он не так уж долго (10 в минус 32 степени секунды), но за это время произошли интересные события:
— кучки кварков объединились в суровые группировки под названием «адроны», которые впоследствии начали формировать привычную нам материю;
— сильное взаимодействие вслед за гравитацией получает независимость и уходит в другую комнату;
— вещество и антивещество устроили разборку, по итогу которой антивещество было выкинуто на мороз, а вещество продолжило отжигать.

3. Эпоха нуклеосинтеза

Поскольку все участники вечеринки подустали, то дальше дело движется поспокойнее. Проходит аж целая секунда, пока все кварки нашли себе товарищей для объединения. Мы видим, что Вселенная существенно подросла: теперь она размером с Солнечную систему и продолжает быстро расширяться.
Диджей напоминает, что спать ещё рано (температура около 10 в 10 степени Кельвинов), поэтому кучки кварков (адроны) начинают объединяться в группы по интересам, называемые нуклонами: одна группа берёт себе погоняло «протон», другая — «нейтрон», и так далее. Мы с интересом наблюдаем за происходящим, ведь уже спустя 3 минуты появляются аж целые ядра водорода и гелия! Этот движ длится ещё 17 минут, после чего включается медляк и свежие горячие ядра водорода и гелия начинают плавно кружиться в расширяющейся Вселенной, испытывая на себе возрастающее влияние гравитации.

4. Рождение первых звёзд и появление нашей планеты

Мегадвиж окончательно завершился, и теперь следующие эпохи разделяют далеко не секунды и минуты. Проходит 550 миллионов лет (!) до того момента, пока из облаков водорода и гелия не образуются первые звёзды, которые затем объединяются в галактики под действием гравитации. Спустя миллиарды лет первые звёзды начинают одна за другой клеить ласты, причём некоторые особо массивные напоследок устраивают большой фейерверк в виде сверхновой, выбрасывая в космос продукты своей жизнедеятельности, а именно тяжёлые элементы типа углерода, кислорода, железа. Эти элементы путешествуют по космосу, пока не попадают в поле тяготения какой-нибудь молодой звезды (или её зародыша).

И вот спустя примерно 9,5 миллиардов лет после Большого взрыва образовалась одна ничем не примечательная звезда из категории "жёлтых карликов", а вокруг неё из останков давших дуба звёзд сформировались несколько планет, в том числе и та, которая у вас сейчас под ногами. Возрадуемся же этому факту!

Читайте также:
Как работает Вселенная. «Да будет свет!» или Большой взрыв? (часть 1)
Как работает Вселенная: мир, в котором мы живём. (часть 3)
Как работает Вселенная: Что такое жизнь? Происхождение человека. (часть 4)

—***—
Читайте нас в Яндекс.Дзен, Telegram и Instagram. Присоединяйтесь!
Хотите поделиться интересной новостью? Отправьте ее нам в телеграм-бот.
Нашли ошибку в тексте? Выделите ее и нажмите CTRL+ENTER.