Sissejuhatus
Alguses polnud midagi. Siis, umbes 13,7 miljardit aastat tagasi, moodustus universum. Me ei tea endiselt täpselt, millistel tingimustel see juhtus, ja kas oli aega enne aega. Kuid kasutades teleskoobivaatlusi ja osakestefüüsika mudeleid, on teadlased suutnud kokku panna ligikaudse ajaskaala kosmose elus aset leidnud oluliste sündmuste kohta. Siin vaatleme mõnda meie universumi kõige olulisemat ajaloolist hetke, alates lapsekingadest kuni lõpliku surmani.
Suur pauk
Kõik algab Suurest Paugust, mis "on hetk ajahetkel, mitte punkt ruumis", ütles California Tehnikainstituudi teoreetiline füüsik Sean Carroll Live Science'ile. Täpsemalt, see on hetk, kui aeg ise algas, hetk, millest alates on arvestatud kõik järgnevad elemendid. Vaatamata oma tuntud monikerile polnud Suur Pauk tegelikult plahvatus, vaid pigem periood, mil universum oli äärmiselt kuum ja tihe ning kosmos hakkas laienema korraga kõikides suundades. Ehkki Suure Paugu mudel väidab, et universum oli lõpmatu tihedusega lõpmata väike punkt, on see lihtsalt käsitsi lainetav viis öelda, et me ei tea veel täpselt, mis siis juhtus. Matemaatilistel lõpmatustel pole füüsikavõrrandites mõtet, nii et Suur Pauk on tõesti punkt, kus meie praegune arusaam universumist laguneb.
Kosmilise inflatsiooni ajastu
Universumi järgmine trikk oli kasvada tõeliselt suureks kiiresti. Esimese 0.0000000000000000000000000000001 (see on koma pärast 30 nullpunkti enne 1-sekundit) sekundit pärast Suurt Pauku oleks kosmos võinud eksponentsiaalselt laieneda, juhtides kaugemale universumi piirkonnad, mis olid varem olnud tihedas kontaktis. See ajajärk, mida nimetatakse inflatsiooniks, jääb hüpoteetiliseks, kuid kosmoloogidele see idee meeldib, kuna see selgitab, miks kosmose kaugemad piirkonnad tunduvad üksteisega nii sarnased, hoolimata sellest, et neid eraldavad suured vahemaad. 2014. aastal arvas meeskond, et nad on varajasest universumist lähtudes leidnud signaali selle laienemise kohta. Kuid hiljem osutusid tulemused millekski palju ilmalikumaks: tähtedevahelise tolmu segamine.
Kvarglülooni plasma
Mõni millisekund pärast aja algust oli varajane universum tõesti kuum - me räägime 7 triljoni kuni 10 triljoni kraadi Fahrenheiti (4 triljoni ja 6 triljoni kraadi Celsiuse kraadi) vahel. Sellistel temperatuuridel tiirlesid vabalt ringi elementaarosakesed, mida nimetatakse kvarkideks ja mis on tavaliselt tihedalt seotud prootonite ja neutronitega. Gluonid, millel on tugev jõud, mida nimetatakse tugevaks jõuks, segati nendesse kvarkidesse supilises ürgses vedelikus, mis tungis läbi kosmose. Teadlastel on õnnestunud luua sarnased tingimused Maa osakeste kiirendites. Kuid raskesti saavutatav olek kestis vaid mõne sekundi murdosa, nii maapealsete aatomite purustajates kui ka varases universumis.
Varane ajastu
Järgmisel ajaetapil, mis algas umbes paar tuhandikku sekundist pärast Suurt Pauku, oli palju tegevust. Kosmose laienedes see jahtus ja varsti olid tingimused piisavalt kvargid, et kvargid saaks prootoniteks ja neutroniteks. Üks sekund pärast Suurt Pauku langes universumi tihedus piisavalt, et neutriinod - kergeim ja kõige vähem interakteeruv põhiosake - saaksid edasi lennata ilma midagi löömata, luues nn kosmilise neutriino fooni, mida teadlased pole veel avastanud.
Esimesed aatomid
Universumi esimese 3 minuti jooksul sulandusid prootonid ja neutronid kokku, moodustades nii vesiniku isotoobi, mida nimetatakse deuteeriumiks, kui ka heeliumi ja väikese koguse järgmise kergeima elemendi, liitiumi. Kuid kui temperatuur langes, see protsess peatus. Lõpuks, 380 000 aastat pärast Suurt Pauku, olid asjad piisavalt jahedad, et vesinik ja heelium saaks ühendada vabade elektronidega, luues esimesed neutraalsed aatomid. Varem elektronidesse sattunud footonid said nüüd häireteta liikuda, luues kosmilise mikrolaine fooni (CMB), sellest ajastust pärineva reliikvia, mis esmakordselt avastati 1965. aastal.
Pimedad ajastud
Väga pikka aega ei andnud miski universumis valgust. Seda perioodi, mis kestis umbes 100 miljonit aastat, tuntakse kui kosmilisi pimedaid. Seda ajastut on endiselt äärmiselt raske uurida, kuna astronoomide teadmised universumist pärinevad peaaegu täielikult tähevalgusest. Ilma tähtedeta on keeruline teada, mis edasi sai.
Esimesed tähed
Umbes 180 miljoni aasta möödumisel Suurest Paugust hakkasid vesinik ja heelium lagunema suurteks keradeks, tekitades nende tuumades madalamat temperatuuri, mis süttis esimesteks tähtedeks. Universum sisenes perioodi, mida tuntakse kosmilise koidiku ehk reionisatsiooni nime all, sest varajaste tähtede ja galaktikate kiirgavad kuumad footonid lõhkusid tähtedevahelises ruumis olevad neutraalsed vesinikuaatomid prootoniteks ja elektronideks, mida nimetatakse ionisatsiooniks. Seda, kui kaua reioniseerimine kestis, on raske öelda. Kuna see toimus nii varakult, varjavad selle signaale hilisem gaas ja tolm, nii et parimad teadlased võivad öelda, et see oli möödas umbes 500 miljonit aastat pärast Suurt Pauku.
Suuremahuline struktuur
Siin on koht, kus universum taandub ettevõtlusele või vähemalt tuttavale ettevõttele, millest me täna teame. Väikesed varased galaktikad hakkasid ühinema suuremateks galaktikateks ja umbes miljard aastat pärast suurt pauku tekkisid nende keskustesse supermassiivsed mustad augud. Sisse lülitusid eredad kvaasarid, mis tekitavad intensiivseid valguse majakaid, mida on võimalik näha 12 miljardi valgusaasta kaugusel.
Universumi keskmised aastad
Universum arenes järgmise mitme miljardi aasta jooksul edasi. Ürgse universumi suurema tihedusega laigud meelitasid ainet gravitatsiooniliselt iseendasse. Need kasvasid aeglaselt galaktilisteks klastriteks ning pikkadeks gaasi ja tolmu ahelateks, saades kauni hõõgniidi kosmilise veebi, mida on tänapäeval näha.
Päikesesüsteemi sünd
Umbes 4,5 miljardit aastat tagasi varises ühes konkreetses galaktikas gaasipilv kollaseks täheks, mille ümber oli rõngaste süsteem. Need rõngad jagunesid kaheksaks planeediks, lisaks mitmesugusteks komeetideks, asteroidideks, kääbusplaneetideks ja kuudeks, moodustades tuttava tähesüsteemi. Kesetähelt kolmandal planeedil õnnestus pärast seda protsessi kas tonni vett säilitada või vastasel juhul toimetas komeedid jää ja vee uputust.
