Преди приблизително 13,8 милиарда години е възникнала Вселената такава, каквато я познаваме. В този момент, както е прието да се нарича - Големия взрив, самото пространство е започнало бързо да се разширява. По времето на Големия взрив, видимата Вселена (включително и материала за около 2 трилиона галактики) е заемала пространство по-малко от сантиметър. Днес видимата вселена се протира на 93 милиарда светлини години и продължава да се разширява.
Има много въпроси за Големия взрив, особено за това, какво е било преди него, ако изобщо е имало нещо, на които отговор засега няма. Но вече знаем някои неща за възникването на Вселената, пише LiveScience, и тези факти няма как да не ни учудят.
Вселената се разширява
До 1929 г. произходът на Вселената е обвит в мистерия и теории. Но тогава един астроном на име Едуин Хъбъл открил нещо много важно за Вселената, нещо, което би отворило нови начини за разбиране на нейното минало - всичко се разширява.
Хъбъл направил откритието си чрез измерване на нещо, наречено червено отместване, което е изместване към по-дълги, червени дължини на светлината, наблюдавани в много далечни галактики. (Колкото по-далеч е обектът, толкова по-изразено е червеното отместване.) Хъбъл открил, че червеното отместване нараства линейно с разстоянието до далечни галактики, което показва, че вселената не е неподвижна. Той се разширява навсякъде, във всички посоки едновременно.
Хъбъл успял да изчисли скоростта на това разширение, число, известно като константата на Хъбъл, според НАСА. Именно това откритие позволява учените да екстраполират и теоретизират, че Вселената някога е била събрана в една малка точка. Първият момент от разширяването нарекли Големия взрив.
Космическо микровълново фоново лъчение
През май 1964 г. Арно Пензиас и Робърт Уилсън, изследователи от Bell Telephone Laboratories, работят по изграждането на нов радиоприемник в Ню Джърси. Тяхната антена продължавала да приема странно бръмчене, което сякаш идвало отвсякъде, през цялото време. Мислелиа, че може да са гълъби в оборудването, но премахването на гнездата не променило нищо. Другите им опити да намалят интерференцията също не подействали. Най-накрая разбрали, че приемат нещо реално.
Оказало се, че са открили първата светлина във Вселената - космическо микровълново фоново излъчване. Тази радиация датира от около 380 000 години след Големия взрив, когато Вселената се охлажда достатъчно, за да могат фотоните (вълнообразните частици, които съставляват светлината) да пътуват свободно. Откритието подкрепя теорията за Големия взрив и идеята, че Вселената се е разширявала по-бързо от скоростта на светлината в първия миг. (Това е така, защото реликтовия фон е доста еднороден, което предполага плавно разширяване на всичко наведнъж от малка точка.)
Звездната карта
Откриването на космическия микровълнов фон отваря прозорец към произхода на Вселената. През 1989 г. НАСА стартира спътник, наречен Cosmic Background Explorer (COBE), който измерва малките вариации на фоновото излъчване. Резултатът е "бебешка снимка" на Вселената, според НАСА, която показва някои от първите изменения на плътността в разширяващата се Вселена. Тези миниатюрни вариации вероятно са довели до образуването на галактики и празно пространство, известно като космическа мрежа от галактики, които виждаме във Вселената днес.
Пряко доказателство за инфлация
Космическият микровълнов фон също дава възможност на изследователите да открият източника на инфлация - тази масивна, по-бърза от светлината експанзия, която се е случила при Големия взрив. Въпреки че теорията на Айнщайн за относителността твърди, че нищо не се движи по-бързо от светлината в пространството, това не е я нарушава, тъй като самото пространство се разширява.
През 2016 г. физиците обявиха, че са открили определен вид поляризация или насоченост в някои от космическия микровълнов фон. Тази поляризация е известна като "Б-режими". Поляризацията на Б-режима е първото пряко доказателство за гравитационните вълни от Големия взрив. Гравитационните вълни се създават, когато масивни обекти в пространството се ускоряват или забавят. Първите регистрирани идват от сблъсъка на две черни дупки. В-режимите осигуряват нов начин за директно изследване на разширяването на ранната Вселена и, може би, до разберането какво го е предизвикало.
Няма още измерения досега
Едно от последствията от откриването на гравитационната вълна е, че позволило на учените да търсят допълнителни измерения, извън обичайните три. Според теоретиците, гравитационните вълни трябва да могат да преминават в неизвестни измерения, ако тези измерения съществуват. През октомври 2017 учените откриха гравитационни вълни от сблъсъка на две неутронни звезди. Те измериха времето, необходимо на вълните да достигнат от звездите до Земята, и не откриха никакви доказателства за някакво допълнително измерение.
Резултатите, публикувани през юли 2018 г. в Journal of Cosmology и Astroparticle Physics, предполагат, че ако има някакви други измерения, те са малки - те биха засегнали области на Вселената по-малки от 1 миля (1,6 километра) по размер. Това означава, че струнната теория, която твърди, че Вселената се състои от малки вибриращи струни и предсказва поне 10 измерения, все пак може да е вярна.
Ускоряване на разширяването
Едно от най-странните открития във физиката е, че Вселената не само се разширява, но се разширява с ускоряваща се скорост.
Откритието датира от 1998 г., когато физици обявиха резултатите от няколко дългосрочни проекта, които измерват особено тежките свръхнови, наречени свръхнови тип Ia. Резултатите (които донесоха на изследователите Саул Перлмутер, Брайън П. Шмид и Адам Г. Рейс Нобелова награда през 2011 г.) разкриват по-слаба от очакваното светлина от най-отдалечените от тези свръхнови. Тази слаба светлина показа, че самото пространство се разширява: Всичко във Вселената постепенно се отдалечава от всичко останало.
Учените наричат причината за това ускоряване "тъмна енергия", мистериозна сила, която може да съставлява около 68% от енергията във Вселената. Тази тъмна енергия изглежда е от решаващо значение, за да съответстват теориите за началото на Вселената на наблюденията, които се провеждат сега, като тези, направени от микровълновия анизотропен апарат Уилкинсън (WMAP), инструмент, който е създава най-точната карта на космическия микровълновият фон досега.
Дори по-бързо от очакваното
Новите резултати от телескопа Хъбъл, пуснат през април 2019 г., задълбочиха пъзела на разширяващата се Вселена. Измерванията от космическия телескоп показват, че разширяването на Вселената е с 9% по-бързо от очакваното според предишните наблюдения. За галактиките, всеки 3,3 милиона светлинни години разстояние от Земята се увеличават с 46 мили в секунда (74 км в секунда) по-бързо от прогнозираното в предишните изчисления, според НАСА.
Защо това е от значение за произхода на Вселената? Защото физиците трябва да пропускат нещо. Според НАСА може да има три отделни тъмни енергийни "изблици" по време на Големия взрив и скоро след това. Тези изблици са в основата на това, което виждаме днес. Първият може да е започнал първоначалното разширяване, вторият секунда може би го е направил много по-бързо, действайки като натискане на педала за газта на Вселената, карайки я да се разширява по-бързо от преди. Крайният изблик на тъмна енергия може да обясни ускоряването на разширяването на Вселената днес.
Нищо от това не е доказано все още. Но учените търсят. Изследователи от Университета на Тексас в обсерваторията Остин Макдоналд използват новосъздаден инструмент - телескопa Хоби-Ебери за директно търсене на тъмна енергия (Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment) , който измерва слабата светлина от галактики, отдалечени на 11 милиарда светлинни години, което ще позволи на изследователите да видят всякакви промени в ускорението на Вселената е имало във времето. Те също така ще изучават ехото на смущенията в 400 000-годишната Вселена, създадени в гъстата супа от частици, която съставлявала всичко веднага след Големия взрив. Това също ще разкрие тайните на ускоряващото се разширяване и ще обясни тъмната енергия, която го движи.
