Ученые рассказали, как они вычислили возраст Вселенной

Фото: EPA/UPG

Как известно, возраст Вселенной составляет 13,7 миллиарда лет. Исследователи определили это число из наблюдений, которые они неоднократно проводят, в сочетании с предположением, что нынешние законы физики действовали и в прошлом Вселенной, пишет Science Focus.

Это практически то, как историки записывают историю человечества, осуществляя наблюдения за такими вещами, как артефакты или письменные записи, и делая выводы, основанные на понимании человеческого поведения. Однако у космологов есть небольшое преимущество, потому что частицы, звезды и галактики более предсказуемы, чем люди.

Есть несколько ключевых подсказок, которые определяют возраст Вселенной. Первая заключается в том, что все галактики, которые мы наблюдаем вокруг нас, удаляются. Это означает, что Вселенная расширяется. Так что в прошлом она была меньше.

Если бы скорость расширения была постоянной, это дало бы нам точку во времени, когда размер Вселенной был равен нулю, что можно было бы назвать началом: Большим взрывом.

Но все оказалось немного сложнее. Скорость расширения на самом деле, увеличивается. И это говорит нам о том, что Вселенная не всегда выглядела так, как сейчас. Она динамична.

Вторая важная часть головоломки называется реликтовым излучением (или космическим сверхвысокочастотным фоновым излучением). Это фоновый шум (фактически фотоны), оставшийся после Большого взрыва. Когда вся материя втиснулась в крошечное пространство, плотность энергии была очень высокой.

Ранняя Вселенная представляла собой горячую плазму, которая включала электроны, барионы и фотоны. Фотоны постоянно контактировали с остальными частицами плазмы, сталкиваясь с ними и обмениваясь энергией.

По мере расширения Вселенной, космологическое красное смещение привело к остыванию плазмы, и на определенном этапе замедлившиеся электроны получили возможность соединяться с замедлившимися протонами (ядрами водорода) и альфа-частицами (ядрами гелия), формируя атомы.

Это произошло, когда температура плазмы составляла около 3000 К, тогда Вселенной было примерно 380 000 лет. Свободного пространства между частицами стало больше, заряженных частиц стало меньше, фотоны уже не так часто рассеивались и теперь свободно витали в пространстве, практически не взаимодействуя с веществом. Реликтовое излучение и составляют те фотоны, которые были в то время излучены плазмой в сторону будущего расположения Земли.

Они не только являются дополнительным доказательством Большого взрыва, но и, поскольку ученым хорошо известно, как ведут себя электроны и фотоны, изучение спектра и распределения реликтового излучения очень жестко ограничивает возраст Вселенной.

Ну и наконец, зная, что произошел Большой взрыв, эксперты могут посмотреть, сколько времени потребовалось для создания различных объектов во Вселенной.

Легкие элементы (водород, гелий и немного лития) были созданы в результате самого Большого взрыва, но более тяжелые элементы требуют термоядерного синтеза, то есть звезд.

Звездам необходимо время для того, чтобы сформироваться, а также взорваться сверхновыми, распространяя углерод, кремний, железо по Вселенной. Из этих элементов формируются новые звезды, планеты и жизнь.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист AOinform