Veľký tresk a pôvod všetkého

Ako vznikol vesmír? To je otázka, ktorú vedci a filozofi rozmýšľali v celej histórii, keď sa pozerali na hviezdnu oblohu nad ňou. Odpoveď je poskytnúť astronómia a astrofyzika. Nie je to však ľahké vyriešiť.

Prvé veľké záblesky odpovede prišli z oblohy v roku 1964. To je, keď astronómovia Arno Penzias a Robert Wilson objavili mikrovlnný signál zakopaný v údajoch, ktoré hľadali, aby sa signály odrazili od balónov satelitu Echo. V tom čase predpokladali, že to bol jednoducho nežiaduci šum a pokúsili sa signál odfiltrovať.

Ukazuje sa však, že to, čo zistili, pochádza z obdobia krátko po začiatku vesmíru. Hoci to v tom čase nevedeli, objavili Kozmické mikrovlnné pozadie (CMB). CMB bola predpovedaná teóriou zvanou Veľký tresk, ktorá naznačovala, že vesmír začal ako husto horúci bod vo vesmíre a náhle sa rozšíril smerom von. Objav týchto dvoch mužov bol prvým dôkazom tejto prvotnej udalosti.

Čo začalo vznik vesmíru? Podľa fyziky vesmír vznikol z jedinečnosti - termín, ktorý fyzici používajú na opis oblastí vesmíru, ktoré odporujú fyzikálnym zákonom. O singularitách vedia veľmi málo, je však známe, že také regióny existujú v jadrách čierne diery. Je to oblasť, v ktorej sa všetka hmota zhluknutá čiernou dierou vytlačí do maličkého bodu, nekonečne masívneho, ale tiež veľmi malého rozsahu. Predstavte si, že sa Zem zbiera do niečoho podobného. Jedinečnosť by bola menšia.

To však neznamená, že vesmír začal ako čierna diera. Takýto predpoklad by vyvolal otázku niečoho existujúceho pred Veľký tresk, čo je dosť špekulatívne. Podľa definície neexistovalo nič pred začiatkom, ale táto skutočnosť vytvára viac otázok ako odpovedí. Napríklad, ak pred Veľkým treskom nič neexistovalo, čo spôsobilo, že sa v prvom rade vytvorila jedinečnosť? Je to otázka „gotcha“, ktorú sa astrofyzici stále snažia pochopiť.

Akonáhle sa však singularita vytvorila (hoci sa to stalo), fyzici majú dobrú predstavu o tom, čo sa bude diať ďalej. Vesmír bol v horúcom a hustejšom stave a začal sa rozširovať procesom nazývaným inflácia. Prešlo z veľmi malého a veľmi hustého do veľmi horúceho stavu. Potom sa ochladil, keď sa rozširoval. Tento proces sa teraz označuje ako Veľký tresk, pojem, ktorý prvýkrát vymyslel Sir Fred Hoyle počas rozhlasového vysielania British Broadcasting Corporation (BBC) v roku 1950.

Aj keď tento výraz znamená nejaký výbuch, v skutočnosti nedošlo k výbuchu alebo výbuchu. Bolo to skutočne rýchle rozšírenie priestoru a času. Pomyslite na to, ako keby ste vyhodili do vzduchu balónik: keď niekto fúka vzduch, vonkajšok balónika sa rozširuje smerom von.

Veľmi skorý vesmír (v čase niekoľkých zlomkov sekundy po začiatku Veľkého tresku) nebol viazaný zákonmi fyziky, ako ich poznáme dnes. Takže nikto nemôže s veľkou presnosťou predpovedať, ako vesmír v tom čase vyzeral. Napriek tomu vedci mať boli schopní vytvoriť približnú reprezentáciu toho, ako sa vesmír vyvíjal.

Po prvé, detský vesmír bol spočiatku taký horúci a taký hustý elementárne častice také ako protóny a neutróny nemohli existovať. Namiesto toho rôzne typy záležitosť (nazývané hmota a antihmota) sa zrazili, čím vytvorili čistú energiu. Keď sa vesmír začal ochladzovať počas niekoľkých prvých minút, začali sa tvoriť protóny a neutróny. Protóny, neutróny a elektróny sa pomaly spojili a vytvorili vodík a malé množstvo hélia. Počas nasledujúcich miliárd rokov sa vytvorili hviezdy, planéty a galaxie, aby vytvorili súčasný vesmír.

Takže späť k Penziášovi a Wilsonovi a CMB. Čo našli (a za čo vyhrali a nobelová cena), sa často označuje ako „ozvena“ Veľkého tresku. Za sebou zanechal svoj podpis, rovnako ako ozvena počutá v kaňone predstavuje „podpis“ pôvodného zvuku. Rozdiel je v tom, že namiesto počuteľnej odozvy je vodítko Veľkého tresku tepelným podpisom v celom priestore. Tento podpis bol osobitne študovaný kozmickou loďou Cosmic Background Explorer (COBE) a Wilkinsonova mikrovlnná anizotropná sonda (WMAP). Ich údaje poskytujú najjasnejší dôkaz o udalosti kozmického narodenia.

Kým Veľký tresk Teória je najrozšírenejší model, ktorý vysvetľuje pôvod vesmíru a je podporovaný všetkými pozorovací dôkaz, existujú aj iné modely, ktoré používajú ten istý dôkaz, aby rozprávali trochu inak príbeh.

Niektorí teoretici tvrdia, že teória Veľkého tresku je založená na nesprávnom predpoklade - že vesmír je postavený na neustále sa rozširujúcom vesmírnom čase. Navrhujú statický vesmír, ktorý pôvodne predpovedal Einsteinova teória všeobecná relativita. Einsteinova teória bola až neskôr upravená, aby sa prispôsobila spôsobu, akým sa vesmír rozširuje. A expanzia je veľká časť príbehu, najmä preto, že zahŕňa existenciu temná energia. Nakoniec sa zdá, že prepočet hmoty vesmíru podporuje teóriu udalostí o Veľkom tresku.

Zatiaľ čo naše chápanie skutočných udalostí je stále neúplné, údaje CMB pomáhajú utvárať teórie, ktoré vysvetľujú zrodenie vesmíru. Bez Veľkého tresku by nemohli existovať žiadne hviezdy, galaxie, planéty ani život.

• Veľký tresk je meno, ktoré sa dalo narodeniu vesmíru.
• Predpokladá sa, že Veľký tresk nastal, keď sa niečo rozbehlo s expanziou malej jedinečnosti, asi pred 13,8 miliardami rokov.
• Svetlo krátko po Veľkom tresku je detegovateľné ako kozmické mikrovlnné žiarenie (CMB). Predstavuje svetlo z obdobia, keď sa novorodenecký vesmír rozžiaril asi 380 000 rokov po vzniku Veľkého tresku.

• "Veľký tresk." NASA, NASA, www.nasa.gov/subject/6890/the-big-bang/.
• NASA, NASA, science.nasa.gov/astrofhysics/focus-areas/what-powered-the-big-bang.
• "Pôvod vesmíru." National Geographic, National Geographic, 24. apríla. 2017, www.nationalgeographic.com/science/space/universe/origins-of-the-universe/.

Aktualizoval a upravil Carolyn Collins Petersen.