Teoria Wielkiego Wybuchu
Epoki rozwoju Wszechświata
Wczesny Wszechświat Epoka Plancka (10-43 s): jedno podstawowe oddziaływanie Wielka Unifikacja (10-36 s): oddzielenie siły grawitacji od reszty oddziaływań Era Inflacji (10-32 s): szybkie rozszerzanie się pola sił inflacyjnych, które w końcu ulega zmianie w cząstki kwarki i gluony. Plazma kwarkowo-gluonowa (10-12 s) Era kwarków (10-6 s): wytworzenie się pola Higgsa, nadającego masę wybranym cząstkom. Rozdzielenie oddziaływania słabego od elektromagnetycznego. Energia jest zbyt wysoka, by pozwolić na łączenie kwarków w bariony i mezony. Era hadronów (1 s): w wyniku ochłodzenia plazmy gluonowo-kwarkowej kwarki łączą się w hadrony Era leptonów (10 s): w wyniku anihilacji większości hadronów z antyhadronami, głównym składnikiem materii stają się leptony i antyleptony Era promieniowania (do 380000 lat): w wyniku anihilacji większości leptonów z antyleptonami, głównym nośnikiem energii stają się fotony.
Promieniowanie i materia
Promieniowanie i materia Tworzenie jąder atomowych - nukleosynteza (10s 20 minut): protony i neutrony łączą się w jądra deuteru. Jądra deuteru w procesie syntezy tworzą jądra helu 4 He. Wagowy udział pierwiastków po etapie nukleosyntezy: 75% 1 H 25% 4 He 0.01% 2 H 10-8 % 7 Li, 3 H i inne Dominacja materii: (70 000 lat): ciśnienie promieniowania staje się mniejsze niż oddziaływania grawitacyjne, umożliwiając tworzenie się niejednorodności i skupisk materii.
Rozdzielenie promieniowania i materii Dla wieku Wszechświata około 379000 lat (dla temperatury 3000K) nastąpiło rozdzielenie promieniowania i materii na skutek formowania się obojętnych elektrycznie atomów. Drobne fluktuacje promieniowania tła odpowiadają powstaniu skupisk materii galaktyk i ciemnej materii.
Promieniowanie wodoru Promieniowanie o długości 21 cm odpowiada przejściom między stanami atomów wodoru o spinie elektronu zorientowanym zgodnie i przeciwnie do spinu jądra. Dominujące promieniowanie emitowane przez materię dla tzw. ciemnej ery Wszechświata po rozdzieleniu promieniowania i materii.
Wytworzenie struktur Drobne niejednorodności na skutek oddziaływań grawitacyjnych doprowadziły do wytworzenia skupisk materii. Kwazary obiekty powstające wokół czarnej dziury. Na skutek zasady zachowania momentu pędu, wokół czarnej dziury formuje się dysk obłok materii wysyłający promieniowanie. Z obszaru dysku materia może wydostawać się w postaci tzw. dżetu strumienia o małej szerokości kątowej. Promieniowanie kwazarów doprowadziło do rejonizacji materii przejście do stanu plazmy.
Kwazary
Czarne dziury Czarna dziura: obszar czasoprzestrzeni, z którego nie może wydostać się (na skutek deformacji czasoprzestrzeni) światło, materia i informacja. Rozmiar czarnej dziury (horyzontu zdarzeń) określa promień Schwarzschilda. r S = 2GM c 2
Supermasywne czarne dziury Promień czarnej dziury wzrasta liniowo ze wzrostem masy. ρ = M V Średnia gęstość jest odwrotnie proporcjonalna do sześcianu promienia - maleje znacznie szybciej. Średnia gęstość supermasywnych czarnych dziur może być mniejsza od gęstości wody - dla 21 10 6 mas Słońca 1000kg/m 3
Pierwsze gwiazdy Z obłoków materii w stanie plazmy wytworzyły się pierwsze gwiazdy tzw. gwiazdy III generacji (nie zawierające jąder metali). We wnętrzu masywnych gwiazd III generacji, w wyniku reakcji syntezy jądrowej, powstawały cięższe pierwiastki. Dało to początek kolejnym generacjom gwiazd (II i obecnej III).
Rozszerzanie się Wszechświata Prawo Hubble a: prędkości ucieczki galaktyk widziane przez obserwatora są proporcjonalne do odległości do obserwatora. v = H 0 D prędkość ucieczki odległość Stała Hubble a: 67 (km/s)/mpc
Rozszerzanie się Wszechświata Promień Hubble a wyznacza promień sfery, poza którą prędkość rozszerzania się (oddalania) obiektów od obserwatora na skutek rozszerzania się Wszechświata jest większa niż prędkość światła obserwator nie zobaczy światła tych obiektów. r Hs = c H 0
Rozszerzanie się Wszechświata Przesunięcia w podczerwieni są liniowo proporcjonalne do prędkości rozszerzania się Wszechświata tylko dla niewielkich wartości dla dużych wartości przesunięcia w podczerwieni nie znamy dokładnego przeliczenia! v = H 0 D Zc = v
Wiek Wszechświata Większość modeli podaje wiek Wszechświata około 1/H. Modele zależą od ilości ciemnej materii i ciemnej energii.