Галактическая загадка: почему ученые сомневаются в существовании Большого взрыва?
Астрофизики давно и упорно изучают зарождение нашей Вселенной. Несмотря на большое количество теорий, объясняющих, как возник мир, наиболее распространенной и общепринятой остается теория Большого взрыва. Рассказываем, что это за теория, почему в последнее время все больше стали ее отвергать, а также о других концепциях появления Вселенной.
Что такое теория Большого взрыва?
Это общепризнанная космологическая модель, объясняющая происхождение и развитие Вселенной. Согласно этой теории, Вселенная возникла около 13,8 млрд лет назад из состояния сингулярности — точки с бесконечно высокой плотностью и температурой. С этого момента Вселенная начала расширяться и остывать, что привело к формированию материи, звезд, галактик и планет.
Большой взрыв не следует рассматривать как традиционный взрыв, никакого разрушительного события не произошло. Это было начало существования нашей Вселенной, в ходе которого само пространство начало становиться больше.
Теория подкреплена различными наблюдениями и явлениями, такими как космическое микроволновое фоновое излучение и красное смещение галактик, что указывает на продолжающееся расширение Вселенной. Важную роль в развитии этой модели сыграли такие ученые, как Роджер Пенроуз и Стивен Хокинг, которые математически доказали неизбежность сингулярности. Кроме того, в 2021 году российский космический телескоп «Спектр-РГ» выявил очень далекий квазар, формировавшийся на ранних этапах существования мироздания. Это открытие совпадает с предсказаниями теории о том, что Вселенная развивалась из сингулярности около 13 млрд лет назад.
Хотя теория Большого взрыва пользуется широкой поддержкой, ее также критикуют. Например, термин «большой взрыв» был введен в 1949 году астрономом Фредом Хойлом, который сам в эту концепцию не верил, считая ее неправдоподобной. Однако, несмотря на разные мнения, это модель продолжает развиваться, а современная космология использует ее для объяснения происхождения и эволюции Вселенной, включая явления, связанные с темной материей и энергией.
Что произошло в первую микросекунду Большого взрыва?
В 2021 году ученые из Дании выяснили, что в этот промежуток времени существовала только кварк-глюонная плазма — вещество, состоящее из мельчайших частиц, кварков и глюонов. Это была единственная форма материи, присутствовавшая в мире в этот момент.
По мере расширения и охлаждения Вселенной плазма начала трансформироваться: кварки соединялись в адроны, формируя протоны и нейтроны, которые впоследствии стали строительными блоками атомов. Ученые смогли смоделировать этот процесс на Большом адронном коллайдере, воспроизведя трансформацию плазмы в атомные ядра. Это приближает нас к пониманию механизмов, происходивших в первые мгновения существования Вселенной.
Одним из важнейших открытий было то, что кварк-глюонная плазма вначале находилась в жидком состоянии, но по мере ее расширения и охлаждения она превращалась в газообразное вещество. Эти процессы были детально изучены благодаря созданию алгоритмов, которые позволили анализировать одновременно большое количество частиц, образующихся в ходе экспериментов на коллайдере. В итоге ученым удалось воссоздать условия, близкие к тем, которые были в первые моменты после Большого взрыва, и это дало новые сведения о том, как материя начала преобразовываться в первые атомы.
Какие существуют альтернативные теории?
Теория о том, как выглядела Вселенная до Большого взрыва, остается предметом интенсивных научных исследований и гипотез. Согласно стандартной модели, до Большого взрыва существовала сингулярность. Однако эта модель не дает ответов на все вопросы.
Существуют альтернативные концепции, такие как теория Большого отскока и циклическая модель Вселенной, которые предполагают, что взрыв был частью бесконечного цикла расширений и сжатий. Согласно ним, Вселенная не возникла в результате одного взрыва, а постоянно повторяется в циклах. Например, теория Большого отскока утверждает, что до нашей Вселенной существовала другая, которая в итоге сжалась до состояния сингулярности, а затем произошел новый взрыв, породивший новый мир. Также есть теория о петлевой квантовой гравитации, которая предполагает, что квантовые состояния переходят из одной Вселенной в другую, хотя при этом параметры предыдущей не сохраняются в том же виде.
Почему есть вероятность, что Большого взрыва никогда не было?
В частности, работа американского инженера Лиора Шамира показала, что красное смещение, наблюдаемое у галактик, можно объяснить не их движением, а изменением энергии фотонов света по мере его распространения в пространстве. Шамир смог подтвердить гипотезу «усталого света», предложенную Фрицем Цвикки в 1920-х годах: красное смещение света от удаленных галактик объясняется потерей энергии света при его распространении.
Результаты американского исследования подтвердили, что изменение красного смещения связано с расстоянием до галактик, а не с их скоростью. Это ставит под сомнение основы теории Большого взрыва. Кроме того, недавние наблюдения с космического телескопа Джеймса Уэбба также показали, что зрелые галактики существуют в эпохе, когда, по теории Большого взрыва, они не должны были бы формироваться.
