24)Прошлое и будущее Вселенной в моделях Большого взрыва

Эволюция Вселенной - основные этапы. (Как возникла Вселенная - до сих пор ученые не знают, поэтому далее рассматривается процесс развития Вселенной).

1. В период времени от 0 до 10-35 с - рассматривается теория раздувающейся (инфляционной) Вселенная, согласно которой Вселенной мгновенно раздулась до огромных размеров, а затем обратно сжалась. Т~1027 К, единый тип взаимодействий и новые элементарные частицы - скалярные Х-бозоны.

2. 10-33с - разделение кварков и лептонов на частицы и античастицы. Дисимметрия между числом частиц и античастиц (антич.<частиц ~10-10). Таким образом, вещество во Вселенной преобладает над антивеществом.

3. 10-10c - T=1015K. Разделение сильного и слабого взаимодействий.

4. 10-2с - стандартная модель развития Вселенной. Число фотонов=числу позитронов.

5. 1 сек. Т=1010К. Вселенная остыла. Остались только фотоны (кванты света), нейтрино и антинейтрино, электроны и позитроны и маленькая примесь нуклонов.

6. 3 мин. Т=109К. Нуклоны участвуют в термоядерных реакциях: происходит космологический нуклеосинтез легких элементов (в основном ядра гелия), и, конечно, в наибольшем количестве остается основной элемент Вселенной - водород.

7. Миллион лет спустя Вселенная остывает настолько, что электроны и ядра рекомбинируют, образуя нейтральные атомы водорода, которые составляют 90% всех атомов, гелия -10%. Фотоны (кванты электромагнитного излучения - света) перестают взаимодействовать с веществом и остаются в виде фона - так называемого реликтового излучения.

Вся информация о процессах, протекавших во Вселенной, осталась "записанной" в особом типе космического излучения - так называемого реликтового излучения. Реликтовое излучение было экспериментально обнаружено в 1965 г. американскими радиоастрономами А.Пензиасом и Р.Вилсоном.

Как развивалась Вселенная дальше? "Распад" Вселенной (возвращение к "первоначальному равновесному" состоянию) или усложнение структуры Вселенной? Во Вселенной произошел скачок, и возникли разномасштабные структуры. Скачкообразный переход в новое состояние с разными подсистемами - от звезд и планет до сверхскопления Галактик.

Будущее Вселенной.

Будет ли разлет галактик продолжаться всегда или расширение сменится сжатием? Для этого необходимо рассчитать, хватит ли сил гравитации остановить расширение (расширение идет по инерции, действуют лишь силы тяготения). Рассчитанное критическое значение плотности составляет

rкр=10-28 г/см3, а экспериментальное значение r=3x10-29 г/см3, т.е меньше критического значения.

Как определить массу, а следовательно и плотность Вселенной?

В галактиках много темной, скрытой массы. Этой массы почти в 10 раз больше (90 %), чем "видимой массы". Что же это за невидимое вещество? Во- первых, это масса черных дыр. Во-вторых, необходимо учитывать массу элементарных частиц, которых очень много. Например, нейтрино, масса которых очень мала (составляет одну тридцатимиллионную массы протона) - и в этом случае 90-99% всей массы Вселенной скрыто в виде массы нейтрино.

Однако сегодня ученые говорят о новейшей революция в космологии. Наблюдательные исследования далеких вспышек сверхновых звезд указывают на присутствие во Вселенной космического вакуума. Вакуум создает поле антигравитации, которое вызывает ускорение космологического расширения.

Вывод

1. Во Вселенной доминирует вакуум; по плотности энергии он превосходит все "обычные" формы космической энергии, вместе взятые;

2. Динамикой космологического расширения управляет антигравитация.

- Вселенная будет расширяться неограниченно долго