Εισαγωγή
Στην αρχή, δεν υπήρχε τίποτα. Τότε, περίπου 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, σχηματίστηκε το σύμπαν. Εξακολουθούμε να μην γνωρίζουμε τις ακριβείς συνθήκες κάτω από τις οποίες συνέβη αυτό και αν υπήρξε κάποια στιγμή πριν από καιρό. Αλλά χρησιμοποιώντας τις παρατηρήσεις των τηλεσκοπίων και τα μοντέλα της σωματιδιακής φυσικής, οι ερευνητές μπόρεσαν να βγάλουν μαζί ένα τραχύ χρονικό πλαίσιο σημαντικών γεγονότων στη ζωή του Κόσμου. Εδώ θα ρίξουμε μια ματιά σε μερικές από τις σημαντικότερες ιστορικές στιγμές του σύμπαντος, από τη νηπιακή του ηλικία μέχρι τον τελικό θάνατό του.
Η μεγάλη έκρηξη
Όλα ξεκινούν από τη Μεγάλη Έκρηξη, η οποία "είναι μια στιγμή στην ώρα, όχι ένα σημείο στο διάστημα", δήλωσε ο Sean Carroll, θεωρητικός φυσικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας. Συγκεκριμένα, είναι η στιγμή που ξεκίνησε ο ίδιος ο χρόνος, η στιγμή από την οποία μετρήθηκαν όλες οι επόμενες στιγμές. Παρά το περίφημο σύνθημά του, το Big Bang δεν ήταν πραγματικά έκρηξη, αλλά μάλλον μια περίοδος όπου το σύμπαν ήταν εξαιρετικά ζεστό και πυκνό και ο χώρος άρχισε να επεκτείνεται προς όλες τις κατευθύνσεις προς τα έξω. Αν και το μοντέλο της Μεγάλης Έκρηξης δηλώνει ότι το σύμπαν ήταν ένα απείρως μικρό σημείο απεριόριστης πυκνότητας, είναι απλώς ένας τρόπος να λέμε ότι δεν γνωρίζουμε καλά τι συνέβαινε τότε. Τα μαθηματικά άπειρα δεν έχουν νόημα στις εξισώσεις φυσικής, οπότε το Big Bang είναι πραγματικά το σημείο στο οποίο καταρρέει η σημερινή μας κατανόηση του σύμπαντος.
Κοσμική εποχή πληθωρισμού
Το επόμενο τέχνασμα του σύμπαντος ήταν να μεγαλώσει πραγματικά πολύ γρήγορα. Μέσα στο πρώτο 0.0000000000000000000000000000001 (που είναι ένα δεκαδικό σημείο με 30 μηδενικά πριν από το 1) δευτερόλεπτα μετά το Big Bang, ο Κόσμος θα μπορούσε να επεκταθεί εκθετικά σε μέγεθος, οδηγώντας περιοχές του σύμπαντος που είχαν προηγουμένως σε στενή επαφή. Αυτή η εποχή, γνωστή ως πληθωρισμός, παραμένει υποθετική, αλλά οι κοσμολόγοι αρέσκονται στην ιδέα επειδή εξηγούν γιατί οι μακρινές περιοχές του χώρου φαίνονται τόσο παρόμοιες μεταξύ τους, παρά το γεγονός ότι χωρίζονται από τεράστιες αποστάσεις. Πίσω το 2014, μια ομάδα σκέφτηκε ότι βρήκαν ένα σήμα αυτής της επέκτασης στο φως από το πρώιμο σύμπαν. Αλλά τα αποτελέσματα αργότερα αποδείχθηκαν κάτι πολύ πιο κοσμικό: παρεμβάλλοντας διαστρική σκόνη.
Πλάσμα Quark-gluon
Λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου μετά την αρχή του χρόνου, το πρώιμο σύμπαν ήταν πραγματικά καυτό - μιλάμε μεταξύ 7 τρισεκατομμυρίων και 10 τρισεκατομμυρίων βαθμών Φαρενάιτ (4 τρισεκατομμύρια και 6 τρισεκατομμύρια βαθμούς Κελσίου) ζεστούς. Σε τέτοιες θερμοκρασίες, τα στοιχειώδη σωματίδια που ονομάζονται κουάρκς, τα οποία συνήθως δεσμεύονται σφιχτά μέσα σε πρωτόνια και νετρόνια, περιπλανιούνται ελεύθερα. Τα γλουόνια, τα οποία φέρουν μια θεμελιώδη δύναμη γνωστή ως ισχυρή δύναμη, αναμειγνύονταν με αυτά τα κουάρκ σε ένα αρχέγονο υγρό σούπας που διαπέρασε τον Κόσμο. Οι ερευνητές κατάφεραν να δημιουργήσουν παρόμοιες συνθήκες στους επιταχυντές σωματιδίων στη Γη. Όμως, η δύσκολη προς επίτευξη κατάσταση κράτησε μόνο μερικά κλάσματα του δευτερολέπτου, σε χερσαίες θρυαλλίδες ατόμων και στο πρώιμο σύμπαν.
Η πρώιμη εποχή
Υπήρξε πολλή δράση στο επόμενο στάδιο του χρόνου, το οποίο ξεκίνησε περίπου μερικές χιλιοστά του δευτερολέπτου μετά το Big Bang. Καθώς ο Κόσμος επεκτάθηκε, δροσίστηκε και σύντομα οι συνθήκες ήταν επαρκείς ώστε τα κουάρκ να συναντηθούν σε πρωτόνια και νετρόνια. Ένα δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, η πυκνότητα του σύμπαντος έπεσε αρκετά ώστε τα νετρίνα - το ελαφρύτερο και λιγότερο αλληλεπιδρώντα θεμελιώδες σωματίδιο - θα μπορούσαν να πετάξουν προς τα εμπρός χωρίς να χτυπήσουν τίποτα, δημιουργώντας το γνωστό ως κοσμικό νετρίνο υπόβαθρο, το οποίο οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη εντοπίσει.
Τα πρώτα άτομα
Για τα πρώτα 3 λεπτά της ζωής του σύμπαντος, τα πρωτόνια και τα νετρόνια συντήκονται μεταξύ τους σχηματίζοντας ένα ισοτόπιο υδρογόνου που ονομάζεται δευτέριο, καθώς και το ήλιο και μια μικρή ποσότητα του επόμενου ελαφρύτερου στοιχείου, το λίθιο. Αλλά μόλις έπεσε η θερμοκρασία, η διαδικασία αυτή σταμάτησε. Τέλος, 380.000 χρόνια μετά το Big Bang, τα πράγματα ήταν αρκετά δροσερά ώστε το υδρογόνο και το ήλιο να μπορούν να συνδυαστούν με ελεύθερα ηλεκτρόνια, δημιουργώντας τα πρώτα ουδέτερα άτομα. Τα φωτόνια, τα οποία είχαν προηγουμένως βρεθεί στα ηλεκτρόνια, θα μπορούσαν πλέον να κινούνται χωρίς παρεμβολές, δημιουργώντας το κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο (CMB), ένα λείψανο της εποχής που πρωτοεμφανίστηκε το 1965.
Οι σκοτεινές ηλικίες
Για πολύ καιρό, τίποτα στο σύμπαν δεν έδωσε το φως. Αυτή η περίοδος, η οποία διήρκεσε περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια, είναι γνωστή ως η Κοσμική Σκοτεινή Εποχή. Αυτή η εποχή παραμένει εξαιρετικά δύσκολο να μελετηθεί, επειδή οι γνώσεις των αστρονόμων για το σύμπαν έρχονται σχεδόν εξ ολοκλήρου από το φως των αστεριών. Χωρίς άστρα, είναι δύσκολο να γνωρίζουμε τι συνέβη.
Τα πρώτα αστέρια
Περίπου 180 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το υδρογόνο και το ήλιο άρχισαν να καταρρέουν σε μεγάλες σφαίρες, δημιουργώντας βαθιές θερμοκρασίες στους πυρήνες τους που ανάβουν στα πρώτα αστέρια. Το σύμπαν εισήλθε σε μια εποχή γνωστή ως Cosmic Dawn ή reionization, επειδή τα θερμά φωτόνια που ακτινοβολούνται από πρώιμα αστέρια και γαλαξίες έσπαλαν ουδέτερα άτομα υδρογόνου σε διαστρικό χώρο σε πρωτόνια και ηλεκτρόνια, μια διαδικασία γνωστή ως ιονισμός. Είναι δύσκολο να πει κανείς πόσο καιρό συνέβαινε η επανένωση. Επειδή συνέβη τόσο νωρίς, τα σήματα της είναι κρυμμένα από αργό πετρέλαιο και σκόνη, έτσι οι καλύτεροι επιστήμονες μπορούν να πουν ότι ήταν πάνω από 500 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang.
Δομή μεγάλης κλίμακας
Εδώ είναι όπου το σύμπαν κατεβαίνει στις επιχειρήσεις, ή τουλάχιστον τις γνωστές επιχειρήσεις που γνωρίζουμε σήμερα. Μικροί πρώιμοι γαλαξίες άρχισαν να συγχωνεύονται μεταξύ τους σε μεγαλύτερους γαλαξίες και, περίπου 1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά το Big Bang, σχηματίστηκαν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στα κέντρα τους. Φωτεινά κβάζαρ, τα οποία παράγουν έντονους φάρους φωτός που μπορούν να φανούν από 12 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, ενεργοποιήθηκαν.
Τα μεσαία χρόνια του σύμπαντος
Το σύμπαν συνέχισε να εξελίσσεται τα επόμενα αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια. Σημεία υψηλότερης πυκνότητας από το αρχέγονο σύμπαν προσέλκυαν βαρυτικά την ύλη στον εαυτό τους. Αυτά αργά μεγάλωσαν σε γαλαξιακές συστάδες και μακριές δέσμες αερίου και σκόνης, δημιουργώντας ένα όμορφο νηματώδη κοσμικό ιστό που μπορεί να δει σήμερα.
Γέννηση του ηλιακού συστήματος
Περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, σε ένα συγκεκριμένο γαλαξία, ένα σύννεφο αερίου κατέρρευσε κάτω σε κίτρινο αστέρι με ένα σύστημα δαχτυλιδιών γύρω του. Αυτοί οι δακτύλιοι συνενώθηκαν σε οκτώ πλανήτες, μαζί με διάφορους κομήτες, αστεροειδείς, πλανήτες νάνου και φεγγάρια, σχηματίζοντας ένα γνωστό αστρικό σύστημα. Ο τρίτος πλανήτης από το κεντρικό αστέρι κατόρθωσε είτε να διατηρήσει έναν τόνο νερού μετά από αυτή τη διαδικασία, είτε άλλοι κομήτες έδωσαν αργότερα έναν κατακλυσμό πάγου και νερού.
