ІНШІ ЕТАПИ ВЕЛИКОГО ВИБУХУ

Послідовність процесів, що відбуваються після фазового переходу в звичайний вакуум, при статечному (пропорційно ступеня 2/3) темпі розширення нашого Всесвіту, більш впевнено описується теоріями об'єднаних взаємодій. Ми виділимо лише найхарактерніші моменти.

Фаза інфляції займає надзвичайно малий час. При виході з неї температура настільки висока, що частинки речовини існувати не можуть. Тому Всесвіт заповнена квантами полів. Фотони народжують пари частинок і античастинок, які тут же анігілюють. Температура випромінювання відповідає 10 14 К. Зі зниженням температури Всесвіту за законом

починаються реакції народження частинок речовини, і приблизно до 1 мкс Всесвіт заповнена «бульйоном» з фотонів, кварків і лептонів, причому квантів випромінювання набагато більше (в 10 5 раз).

На рубежі декількох мікросекунд відбувається утворення адронів з кварків і антикварків, в тому числі з'являються протони і антипротона. Необхідно зауважити, що між речовиною і антиречовиною є невелике порушення «паритету»: частинок звичайної речовини накопичується трохи більше, ніж антиречовини. Нейтрино і електрони перетворюються один в одного, у міру зниження температури реакція зсувається в бік накопичення все більшого числа електронів.

На рубежі мілісекунд накопичилися електронів так багато, що починають утворюватися нейтрони, коли електрони з'єднуються з протонами. Вільні нейтрони нестабільні, середній час їх існування до розпаду на протон і електрон дорівнює 100 с, тому наступні кілька хвилин є вирішальними для синтезу ядер гелію.

Після закінчення трьох хвилин температура знижується до 10 8 К і нуклеосинтез практично припиняється, речовина стає занадто холодним для протікання таких реакцій по всьому об'єму Всесвіту.

За перші хвилини майже четверту частину прогонів (ядер водню) встигають перетворитися в ядра гелію 4 Не, тритію 4 Н, дейтерію 2 Н і літію 7 Li. Решта протони «підуть» в подальшому на освіту молекулярних хмар, зірок і галактик.

Через приблизно 300 000 років температура знижується до декількох тисяч кельвінів, це вже дозволяє ядер утримувати електрони на орбітах. Фотони електромагнітного випромінювання, що завжди були в тепловій рівновазі з речовиною, при такій температурі вже не можуть ионизовать атоми водню або гелію. Це означає, що вони більше нс поглинаються речовиною, що заповнює Всесвіт, і вона стає для них прозорою.

Образно кажучи, з цього часу «розходяться шляху» речовини і випромінювання, теплового рівноваги між ними більше немає. Саме це изотропное і однорідне теплове випромінювання доходить до теперішнього часу як реліктове. Але чому максимум спектра відповідає кільком Кельвіна, а не кільком тисячам кельвінів?

Так як немає поглинання, спектр фотонів залишається Планка. Якби розширення Всесвіту не відбувалося, спектр залишався б незмінним. У розширенні просторі імпульси всіх фотонів (по відношенню до нього) зменшуються. Звичайно, швидкість фотонів залишається рівною швидкості світла, але імпульс визначається твором динамічної маси фотона на швидкість світла, і зменшується саме маса кожного з фотонів. В цілому відбувається «почервоніння» всього планков- ського спектру так, що максимум зміщується в область міліметрового радіодіапазону.

Перші галактики і квазари формуються з гравітаційно скупчених хмар молекулярного водню через мільярд років після початку розширення. До появи зірок у Всесвіті був період, коли весь простір був заповнений інфрачервоним випромінюванням вже остигнула Всесвіту (темні часи, див. Рис. 81).

Еволюція тейповой випромінювання при розширенні Всесвіту

Мал. 81. Еволюція тейповой випромінювання при розширенні Всесвіту

Потім з'являється світлове електромагнітне випромінювання первинних зірок, але воно вже ніяк не пов'язане з фоновим випромінюванням, рівномірно і изотропно розподіленому в просторі Всесвіту.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >