Úvod
Na začátku nebylo nic. Asi před 13,7 miliardami let se vesmír utvořil. Stále nevíme přesné podmínky, za kterých k tomu došlo, a zda existoval čas před časem. Ale pomocí pozorování dalekohledem a modelů fyziky částic byli vědci schopni spojit hrubou časovou osu hlavních událostí v kosmosově životě. Zde se podíváme na některé z nejdůležitějších historických okamžiků našeho vesmíru, od dětství až po jeho smrt.
Velký třesk
Všechno to začíná u Velkého třesku, což „je okamžikem času, nikoli bodem ve vesmíru“, řekl Sean Carroll, teoretický fyzik z Kalifornského technologického institutu, Live Science. Konkrétně je to okamžik, kdy čas sám začal, okamžik, od kterého se počítají všechny následující okamžiky. Navzdory svému známému přezdívku nebyl Velký třesk skutečně explozí, ale spíše obdobím, kdy byl vesmír extrémně horký a hustý a prostor se začal rozšiřovat směrem ven ve všech směrech najednou. Ačkoli model Velkého třesku uvádí, že vesmír byl nekonečně malým bodem nekonečné hustoty, je to jen ruční vlnový způsob, jak říci, že nevíme úplně, co se tehdy dělo. Matematická nekonečno nedává smysl ve fyzických rovnicích, takže Velký třesk je skutečně místem, kde se naše současné chápání vesmíru rozpadá.
Kosmická inflační éra
Další trik vesmíru spočíval v tom, že opravdu rychle roste. Během prvních 0,00000000000000000000000000000000001 (tj. Desetinná tečka s 30 nulami před 1) sekundami po Velkém třesku se vesmír mohl exponenciálně zvětšovat a oddělit oblasti vesmíru, které byly dříve v těsném kontaktu. Tato éra, známá jako inflace, zůstává hypotetická, ale kosmologům se tato myšlenka líbí, protože to vysvětluje, proč se vzdálené oblasti vesmíru zdají tak podobné, i když jsou odděleny obrovskými vzdálenostmi. V roce 2014 si tým myslel, že našli signál této expanze ve světle z raného vesmíru. Ale výsledky se později ukázaly jako něco mnohem světského: zasahující mezihvězdný prach.
Kvark-gluonová plazma
Několik milisekund po začátku času byl počáteční vesmír opravdu horký - hovoříme mezi 7 biliony a 10 biliony stupňů Fahrenheita (4 biliony a 6 bilionů stupňů Celsia). Při takových teplotách se elementární částice zvané kvarky, které jsou normálně pevně vázány uvnitř protonů a neutronů, volně pohybovaly. Gluony, které nesou základní sílu známou jako silná síla, byly smíchány s těmito kvarky v polévkové prapůvodní tekutině, která prošla vesmírem. Vědci dokázali vytvořit podobné podmínky v urychlovačích částic na Zemi. Těžko dosažitelný stav však trval jen několik zlomků vteřiny, v teritoriálních atomových rozbíječích i v raném vesmíru.
Časná epocha
V další etapě, která začala asi několik tisícin sekundy po Velkém třesku, došlo k mnoha akcím. Jak se vesmír rozšiřoval, ochladil se a brzy podmínky stačily na to, aby se kvarky spojily do protonů a neutronů. Jednu sekundu po Velkém třesku klesla hustota vesmíru natolik, že neutrina - nejlehčí a nejméně interagující základní částice - mohla letět vpřed, aniž by zasáhla cokoli, a vytvořila takzvané kosmické neutrinové pozadí, které vědci dosud nezjistili.
První atomy
Během prvních 3 minut života vesmíru se protony a neutrony spojily dohromady a vytvořily izotop vodíku nazývaný deuterium i hélium a malé množství nejlehčího prvku, lithia. Jakmile však teplota poklesla, tento proces se zastavil. Konečně, 380 000 let po Velkém třesku, byly věci dost chladné, takže vodík a helium se mohly kombinovat s volnými elektrony a vytvářet první neutrální atomy. Fotony, které dříve narazily na elektrony, se nyní mohly pohybovat bez rušení a vytvořit tak kosmické mikrovlnné pozadí (CMB), relikt z této doby, který byl poprvé detekován v roce 1965.
Temné věky
Po velmi dlouhou dobu nic ve vesmíru nevydalo světlo. Toto období, které trvalo asi 100 milionů let, se nazývá Kosmický temný věk. Tuto epochu lze i nadále velmi obtížně studovat, protože znalost vesmíru astronomy pochází téměř výhradně z hvězdného světla. Bez hvězd je těžké vědět, co se dělo.
První hvězdy
Asi o 180 miliónů let po Velkém třesku se vodík a helium začaly zhroutit do velkých koulí, vytvářejících v jejich jádrech pekelné teploty, které se rozsvítily na první hvězdy. Vesmír vstoupil do období známého jako Kosmický úsvit neboli reionizace, protože horké fotony vyzařované časnými hvězdami a galaxiemi rozbily neutrální atomy vodíku v mezihvězdném prostoru na protony a elektrony, což je proces známý jako ionizace. Jak dlouho reionizace trvala, je těžké říci. Protože se to stalo tak brzy, jeho signály jsou zakryty pozdějším plynem a prachem, takže nejlepší vědci mohou říci, že to skončilo asi 500 milionů let po Velkém třesku.
Struktura ve velkém měřítku
Tady je vesmír, který začíná podnikat, nebo alespoň známý podnik, o kterém dnes víme. Malé rané galaxie se začaly spojovat do větších galaxií a asi 1 miliardu let po Velkém třesku se v jejich centrech vytvořily supermasivní černé díry. Rozsvítily se jasné kvazary, které produkují intenzivní majáky světla, které jsou vidět ze vzdálenosti 12 miliard světelných let.
Vesmír je středních let
Vesmír se dále vyvíjel v příštích několika miliardách let. Skvrny o vyšší hustotě z prvotního vesmíru přitahovaly hmotu samy o sobě. Tyto pomalu rostly do galaktických shluků a dlouhých pramenů plynu a prachu a vytvářely nádhernou vláknitou kosmickou síť, kterou lze dnes vidět.
Zrození sluneční soustavy
Asi před 4,5 miliardami let se v jedné konkrétní galaxii zhroutil oblak plynu na žlutou hvězdu se systémem prstenů kolem něj. Tyto prsteny se spojily do osmi planet, plus různé komety, asteroidy, trpasličí planety a měsíce, čímž vytvořily známý hvězdný systém. Třetí planetě od centrální hvězdy se podařilo po tomto procesu buď zadržet tunu vody, nebo komety později dodaly záplavu ledu a vody.
