Velký třesk a původ všeho

Jak vznikl vesmír? To je otázka, kterou vědci a filozofové přemýšleli o historii, když se dívali na hvězdnou oblohu nahoře. Odpověď je úkolem astronomie a astrofyziky. To však není snadné řešit.

První velké záblesky odpovědi přišly z nebe v roce 1964. Tehdy astronomové Arno Penzias a Robert Wilson objevili mikrovlnný signál ukrytý v datech, které hledali, aby se odrazily signály z balónových satelitů Echo. V té době předpokládali, že to byl prostě nežádoucí hluk, a pokusili se odfiltrovat signál.

Ukazuje se však, že to, co zjistili, pocházelo z doby krátce po začátku vesmíru. Ačkoli to tehdy nevěděli, objevili Kosmické mikrovlnné pozadí (CMB). CMB byla předpovězena teorií zvanou Velký třesk, která naznačovala, že vesmír začal jako hustě horký bod v prostoru a najednou se rozšířil ven. Objev dvou mužů byl prvním důkazem této prvotní události.

Co začalo zrod vesmíru? Podle fyziky se vesmír vynořil z jedinečnosti - termín, který fyzici používají k popisu oblastí vesmíru, které odporují fyzikálním zákonům. O singularitách vědí velmi málo, ale je známo, že takové regiony existují v jádrech černé díry. Je to oblast, kde se veškerá hmota pohlcená černou dírou vytlačuje do maličkého bodu, nekonečně masivního, ale také velmi, velmi malého. Představte si, jak se Země přitahuje k něčemu tak velkému. Singularita by byla menší.

To však neznamená, že vesmír začal jako černá díra. Takový předpoklad by vyvolal otázku něčeho, co existuje před Velký třesk, což je docela spekulativní. Podle definice nic neexistovalo před začátkem, ale tato skutečnost vytváří více otázek než odpovědí. Například, pokud před Velkým třeskem nic neexistovalo, co způsobilo, že na prvním místě byla vytvořena jedinečnost? Je to otázka „gotcha“, kterou se astrofyzici stále snaží pochopit.

Jakmile však byla singularita vytvořena (jak se to stalo), fyzikové mají dobrou představu o tom, co se bude dít dál. Vesmír byl v horkém, hustém stavu a začal expandovat procesem zvaným inflace. Šlo z velmi malého a velmi hustého do velmi horkého stavu. Poté se ochladila, jak se rozšiřovala. Tento proces je nyní označován jako Velký třesk, což je termín, který poprvé vytvořil Sir Fred Hoyle během rozhlasového vysílání British Broadcasting Corporation (BBC) v roce 1950.

Ačkoli tento termín znamená nějaký výbuch, ve skutečnosti nedošlo k výbuchu nebo třesku. Byla to opravdu rychlá expanze prostoru a času. Přemýšlejte o tom, jako kdyby jste vyhodili do vzduchu balón: když někdo vhání vzduch, vnější část balónu se rozšiřuje směrem ven.

Velmi raný vesmír (v době několika zlomků sekundy po začátku Velkého třesku) nebyl fyzickými zákony vázán, jak je známe dnes. Nikdo tedy nemůže s velkou přesností předvídat, jak vesmír vypadal v té době. Přesto, vědci mít byli schopni vytvořit přibližnou reprezentaci toho, jak se vesmír vyvíjel.

Za prvé, kojenecký vesmír byl zpočátku tak horký a hustý, že dokonce elementární částice jako protony a neutrony nemohly existovat. Místo toho různé typy hmota (nazývané hmota a antihmota) se srazily, čímž vytvořily čistou energii. Když se vesmír během prvních několika minut ochladil, začaly se tvořit protony a neutrony. Protony, neutrony a elektrony se pomalu spojily a vytvořily vodík a malé množství helia. Během miliard let, které následovaly, se vytvořily hvězdy, planety a galaxie, aby vytvořily současný vesmír.

Takže zpět k Penziášovi a Wilsonovi a CMB. Co našli (a za které vyhráli) Nobelova cena), se často označuje jako „ozvěna“ Velkého třesku. Zanechal po sobě podpis, stejně jako ozvěna slyšená v kaňonu představuje „podpis“ původního zvuku. Rozdíl je v tom, že místo slyšitelné ozvěny je stopa Velkého třesku tepelným podpisem v celém prostoru. Tento podpis byl konkrétně studován kosmickou lodí Cosmic Background Explorer (COBE) a kosmickou lodí Wilkinsonova mikrovlnná anizotropní sonda (WMAP). Jejich data poskytují nejjasnější důkaz o události kosmického porodu.

Zatímco Velký třesk teorie je nejvíce široce přijímaný model, který vysvětluje původ vesmíru a je podporován všemi pozorovací důkazy, existují i ​​jiné modely, které používají stejný důkaz, aby řekly trochu odlišný příběh.

Někteří teoretici tvrdí, že teorie velkého třesku je založena na falešném předpokladu - že vesmír je postaven na neustále se rozvíjejícím časoprostoru. Navrhují statický vesmír, což bylo původně předpovězeno Einsteinovou teorií obecná relativita. Einsteinova teorie byla teprve později upravena, aby se přizpůsobila způsobu, jakým se zdá, že vesmír se rozšiřuje. A expanze je velká část příběhu, zejména proto, že zahrnuje existenci temná energie. Nakonec se zdá, že přepočet hmotnosti vesmíru podporuje teorii událostí o Velkém třesku.

I když naše chápání skutečných událostí je stále neúplné, data CMB pomáhají utvářet teorie, které vysvětlují zrození vesmíru. Bez Velkého třesku by nemohly existovat žádné hvězdy, galaxie, planety ani život.

• Velký třesk je jméno dané události narození vesmíru.
• Předpokládá se, že k Velkému třesku došlo, když něco rozběhlo expanzi malé singularity, asi před 13,8 miliardami let.
• Světlo krátce po Velkém třesku je detekovatelné jako kosmické mikrovlnné záření (CMB). Představuje světlo z doby, kdy se novorozený vesmír rozsvítil asi 380 000 let poté, co došlo k Velkému třesku.

• "Velký třesk." NASA, NASA, www.nasa.gov/subject/6890/the-big-bang/.
• NASA, NASA, science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-powered-the-big-bang.
• "Počátky vesmíru." národní geografie, National Geographic, 24. dubna. 2017, www.nationalgeographic.com/science/space/universe/origins-of-the-universe/.

Aktualizováno a upraveno uživatelem Carolyn Collins Petersen.