Współcześnie na podstawie obserwacji stwierdza się, że Wszechświat ciągle się rozszerza, a to oznacza, że kiedyś musiał być mniejszy. Powstaje pytanie: JAKI BYŁ POCZĄTEK WSZECHŚWIATA?

KONCEPCJA WIELKIEGO WYBUCHU Komputerowa rekonstrukcja Wielkiego Wybuchu

POWSTANIE WSZECHŚWIATA Najbardziej prawdopodobną przyczynę powstania Wszechświata opisuje model Wielkiego Wybuchu. Autorem hipotezy Wielkiego Wybuchu jest rosyjski meteorolog, matematyk i fizyk Aleksander Friedman. Natomiast termin Wielki Wybuch wymyślił przeciwnik tej hipotezy, brytyjski astrofizyk Fred Hoyle.

POWSTANIE WSZECHŚWIATA Wielki Wybuch to taki moment w historii Wszechświata, w którym cała jego masa zgromadzona była w jednym punkcie, a gęstość była nieskończenie duża. Przyjmuje się, że tak było (wg teorii Hubblea) około 0, s temu czyli około 15 miliardów lat temu.

POWSTANIE WSZECHŚWIATA Nazwa "Wielki Wybuch" odzwierciedla początkową intensywność procesów, zachodzących we Wszechświecie, ale wprowadza również fałszywe skojarzenia z pospolitą eksplozją. Np. wybuch granatu polega na krótkotrwałym wydzieleniu energii w określonym miejscu przestrzeni, co powoduje powstanie znacznego gradientu ciśnienia i temperatury, a w następstwie tego - fali uderzeniowej.

POWSTANIE WSZECHŚWIATA Wielki Wybuch objął jednocześnie cały Wszechświat - całą przestrzeń; ośrodek pozostawał jednorodny i izotropowy. Wielki Wybuch "zaczął się" wszędzie w tej samej chwili.

ETAPY EWOLUCJI WSZECHŚWIATA

Na początku Wszechświat charakteryzował się ogromnymi temperaturami i bardzo szybką ekspansją

ERA PLANCKA Trwała prawdopodobnie około s po upływie od Wielkiego Wybuchu, Prawdopodobnie w tym czasie gęstość i temperatura Wszechświata zaczęły maleć, Żadne z praw fizyki nie potrafi opisać wówczas panujących warunków, Po jej zakończeniu temperatura spadła do K, a gęstość do kg/m 3

ERA WIELKIEJ UNIFIKACJI Oddziaływania między cząstkami można opisać za pomocą znanych nam praw Można obserwować oddziaływania grawitacyjne oraz elektromagnetyczne, silne, słabe, które były nierozróżnialne i o jednakowej mocy Czas trwania tej ery wynosił około s od Wielkiego Wybuchu Temperatura zmalała do K

ERA INFLACJI Oddziaływanie silne oddziela się od elektromagnetycznego i słabego Siła oddziaływania silnego wzrosła Wydziela się duża ilość energii powodująca zwiększanie się rozmiarów Wszechświata Gwałtowne rozszerzanie się Wszechświata trwało do około s

ERA MATERII Tworzenie się materii w wyniku dalszego spadku temperatury i gęstości (rozpad cząstek ciężkich) Następuje dalszy podział oddziaływań: oddziaływanie słabe odłącza się od elektromagnetycznego Czas trwania ery około s po upływie od Wielkiego Wybuchu W skład Wszechświata w tym czasie wchodzą fotony, neutrony, elektrony i kwanty

ERA NUKLEOSYNTEZY Czas rozpoczęcia ery to około 3 minuty po upływie od Wielkiego Wybuchu Temperatura spadła do K Rozpoczęło łączenie się kwantów ze sobą

ERA NUKLEOSYNTEZY Zaczęły powstawać jądra wodoru, deuteru, helu oraz litu. W trwających jeszcze kilka minut kolejnych reakcjach pierwotnej nukleosyntezy ukształtował się (na najbliższy miliard lat) skład chemiczny materii: w jądrach helu skupiło się około 23% masy, ale niemal cała reszta (77%) pozostała w postaci swobodnych protonów. Cięższe izotopy wodoru i helu oraz wszystkie inne pierwiastki powstały w ilościach śladowych: 2H - 0,01%, 3He - 0,003%, 3H - 3x10-5%, 7Be - 3x10-8% oraz 7Li %.

ERA NUKLEOSYNTEZY Obserwowany obecnie skład chemiczny materii różni się od składu pierwotnego głównie z dwu powodów: 1) liczba lekkich jąder (6Li, 9Be, 10B i 11B) została zwiększona w wyniku zderzeń cząstek promieniowania kosmicznego z gazem międzygwiazdowym; 2) obfitości wszystkich cięższych pierwiastków również wzrosły za sprawą reakcji termojądrowych, zachodzących wewnątrz gwiazd lub w wybuchach supernowych.

ERA ROZSPRZĘGANIA MATERII I PROMIENIOWANIA Dominująca rolę odgrywa materia Temperatura spadła do 3000K po upływie lat od Wielkiego wybuchu Elektrony łączą się z protonami i cząstkami, tworząc atomy wodoru i helu Pozostałość tych procesów to promieniowanie reliktowe (obserwowane dzisiaj)

ERA POWSTAWANIA GWIAZD I GALAKTYK Powstawanie gwiazd, galaktyk Rozpoczęcie tej ery nastąpiło około 1 miliard lat od Wielkiego Wybuchu Brak pewności wśród uczonych, czy wcześniej powstawały galaktyki czy gromady galaktyk W 10 miliardów lat po Wielkim Wybuchu zaczęły powstawać układy planetarne

Dowody Wielkiego Wybuchu Obserwacje Hubble'a dotyczące przesunięcia widmowego fal wysyłanych przez odległe galaktyki (rozszerzanie sie Wszechświata) Istnienie promieniowania tła Obfitości lekkich pierwiastków Mapa nieba przedstawiająca fluktuacje temperatury promieniowania reliktowego. Obszary czerwone - chłodniejsze, obszary niebieskie - cieplejsze. Wyniki z satelity COBE

ZADANIE DOMOWE Omów możliwe scenariusze ewolucji Wszechświata (dotyczącego jego przyszłości)