Частина VIII

ПРОБЛЕМИ КОСМОГОНІЇ ТА КОСМОЛОГІЇ

Розділ 22

ЕЛЕМЕНТИ КОСМОЛОГІЇ

22.2. Еволюція Всесвіту

22.2.1. Народження Всесвіту. Сингулярність

Щоб пояснити спостережуване розширення простору у космологічних масштабах, довелося зробити припущення про існування первісного поштовху — Великого Вибуху, який надав речовині Всесвіту енергію, достатню для подолання сили гравітаційного притягання і наступного розширення. Якщо сьогодні Всесвіт розширюється, це означає, що колись розширення почалося з надгустого стану, у якому вся речовина начебто була зосереджена в дуже малому об'ємі. При цьому густину первісного стану можна вважати практично нескінченно великою. Такий стан названо сингулярністю. Відповідно до моделі Великого Вибуху, розширення Всесвіту почалося саме зі стану сингулярності.

Зміну масштабного фактора з часом знаходимо із першого рівняння (22.2):

На початковому етапі еволюції Всесвіту, безпосередньо після Великого Вибуху, густина енергії випромінювання домінувала над густиною нерелятивістської речовинитому, як було знайдено вище, ρα³ ∞ a^-1.

З врахуванням цього, інтегрування (22.9) приводить до такої залежності масштабного фактора від часу у молодому Всесвіті:

Як відомо, густина енергії випромінювання залежить від температури, тобто ρχΤ⁴. Тому для ρ ∞ а^-4 ітемпература у первісному Всесвіті буде спадати за законом: Точне співвідношення, яке випливає з теорії, є таким:

Згідно з цією формулою температура Всесвіту досягала 10³² К приблизно через 10^-44 с після його народження (згадаємо, що температура в центрі Сонця складає 1,5· 10⁷ К — величина мізерно мала в порівнянні з температурою народженого Всесвіту). Вважається, що такою була початкова температура. Вже через одну мікросекунду після Великого Вибуху температура знизилася до 10¹³ К, а через одну секунду — до десяти мільярдів градусів.