В чём суть теории Большого взрыва?

Отвечает астрофизик, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института астрономии РАН (ИНАСАН) Николай Чугай:

— В астрофизике под Большим взрывом понимают взрывной процесс, в котором родилась наша Вселенная. В основе этой идеи лежит наблюдаемый факт разбегания галактик, обнаруженный в конце двадцатых годов прошлого века американским астрофизиком Хабблом. Разбегание галактик означает, что в прошлом вселенная была плотной. 

Статья по теме

Обратный отсчёт. Учёные определили срок гибели Вселенной

В сороковых годах XX века стало понятно, — это прежде всего пришло в голову российскому астрофизику Георгию Гамову, который работал в США — что Вселенная в далёком прошлом была не только плотной, но и очень горячей, настолько, что в ней могли происходить термоядерные реакции синтеза химических элементов из смеси протонов, нейтронов и электронов. Ядро водорода состоит из одного протона, поэтому можно сказать, что, согласно мысли Гамова, вначале был только водород. Это и в современной Вселенной наиболее распространённый химический элемент. Всё остальное, в том числе и гелий, — следующий по распространённости элемент — возникло в результате ядерных реакций. Гамов рассчитал условия, при которых в первые несколько минут после взрыва образовалось современное количество гелия, и пришёл к выводу, что за время жизни Вселенной первичное горячее излучение должно было остыть до 5 градусов по шкале Кельвина (ноль этой шкалы соответствует температуре -273 градуса по Цельсию). В 1964 году эта догадка блестяще подтвердилась: американские радиоастрономы Пензиас и Вилсон обнаружили это излучение в сантиметровом диапазоне как однородный фон неба. Позднейшие измерения со спутников показали что температура этого фона (реликтового излучения) равна 2,7 градуса Кельвина. 

Реликтовое излучение — решаюший аргумент в пользу теории Большого взрыва. Свечение реликтового излучения даёт нам понять очень многие вещи, в том числе и зарождение галактик и скоплений галактик. Дело в том, что сначала Вселенная была абсолютно однородной. Но в процессе расширения небольшие начальные возмущения плотности стали усиливаться благодаря гравитационному самопритяжению, подобно тому, как планета притягивается к Солнцу, камень падает на землю. Сила гравитации заставляет эти неоднородности становиться ещё плотнее. Так образовались галактики и скопления галактик, звёзды и планеты.

Путеводитель по Вселенной: 10 самых интересных областей космоса

Ядро галактики Центавр А, одной из самых близких к Млечному пути – эти две галактики разделяют лишь 12 миллионов световых лет. © NASA

Скопление галактик Abell 520 в созвездии Ориона. Находится на расстоянии 2 645 000 световых лет от Земли. © NASA

Блок из 25 скоплений галактик MACS 1206. Скопление образует целый кластер гравитационных линз – сила притяжения в этом месте настолько высока, что способна преломлять свет так сильно, что на снимках остаётся по нескольку изображений одного и того же объекта. Одним из самых сильных источников гравитации здесь является галактика RX J1347.5-1145. © NASA

Кольцо тёмной материи в скоплении галактик CI 0024+17, пять миллиардов световых лет от земли. Диаметр кольца составляет около 2,6 миллиона световых лет. Это кольцо учёные обнаружили благодаря тому, что оно преломляет свет и действует как гравитационная линза. © NASA

Гигантская галактика M 87. Её масса составляет от двух до трёх триллиардов солнечных масс, это одна из крупнейших известных галактик. Из ядра галактики выходит релятивистская струя, длина которой превышает пять тысяч световых лет. Учёные предполагают, что в центре находится сверхмассивная чёрная дыра весом порядка 6,4 млрд солнечных масс. Именно эта чёрная дыра и является причиной возникновения релятивистской струи. © NASA

Столкновение галактик NGC 2207 и IC 2163 в созвездии Большого Пса, около 80 миллионов световых лет от Земли. В данный момент эти галактики лишь на ранней стадии слияния и пока функционируют как независимые друг от друга, но, согласно учёным, через миллиард лет они сольются в одну эллиптическую галактику. © NASA

Облако космической пыли вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики NGC 4261 в созвездии Девы. Массы дыры равняется 400 миллионам солнечных масс. Диаметр облака составляет около 800 световых лет. © NASA

Рентгеновское излучение раскалённой массы частиц непосредственно вокруг чёрной дыры. Саму дыру увидеть невозможно, она притягивает к себе свет, но телескопы могут зафиксировать область вокруг неё. © NASA

Галактика Колесо телеги. Она образовалась около двухсот миллионов лет назад в созвездии Скульптора, когда гравитация большой эллиптической галактики притянула к своему ядру меньшую по размеру. © NASA

Гравитационная линза J1000+0221 это наиболее удалённый от Земли объект из всех, известных человечеству. Она была обнаружена совсем недавно, информация о ней впервые была опубликована в октябре прошлого года в астрономическом журнале. © NASA

Путеводитель по Вселенной: 10 самых интересных областей космоса

Ядро галактики Центавр А, одной из самых близких к Млечному пути – эти две галактики разделяют лишь 12 миллионов световых лет. © NASA

Скопление галактик Abell 520 в созвездии Ориона. Находится на расстоянии 2 645 000 световых лет от Земли. © NASA

Блок из 25 скоплений галактик MACS 1206. Скопление образует целый кластер гравитационных линз – сила притяжения в этом месте настолько высока, что способна преломлять свет так сильно, что на снимках остаётся по нескольку изображений одного и того же объекта. Одним из самых сильных источников гравитации здесь является галактика RX J1347.5-1145. © NASA

Кольцо тёмной материи в скоплении галактик CI 0024+17, пять миллиардов световых лет от земли. Диаметр кольца составляет около 2,6 миллиона световых лет. Это кольцо учёные обнаружили благодаря тому, что оно преломляет свет и действует как гравитационная линза. © NASA

Гигантская галактика M 87. Её масса составляет от двух до трёх триллиардов солнечных масс, это одна из крупнейших известных галактик. Из ядра галактики выходит релятивистская струя, длина которой превышает пять тысяч световых лет. Учёные предполагают, что в центре находится сверхмассивная чёрная дыра весом порядка 6,4 млрд солнечных масс. Именно эта чёрная дыра и является причиной возникновения релятивистской струи. © NASA

Столкновение галактик NGC 2207 и IC 2163 в созвездии Большого Пса, около 80 миллионов световых лет от Земли. В данный момент эти галактики лишь на ранней стадии слияния и пока функционируют как независимые друг от друга, но, согласно учёным, через миллиард лет они сольются в одну эллиптическую галактику. © NASA

Облако космической пыли вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики NGC 4261 в созвездии Девы. Массы дыры равняется 400 миллионам солнечных масс. Диаметр облака составляет около 800 световых лет. © NASA

Рентгеновское излучение раскалённой массы частиц непосредственно вокруг чёрной дыры. Саму дыру увидеть невозможно, она притягивает к себе свет, но телескопы могут зафиксировать область вокруг неё. © NASA

Галактика Колесо телеги. Она образовалась около двухсот миллионов лет назад в созвездии Скульптора, когда гравитация большой эллиптической галактики притянула к своему ядру меньшую по размеру. © NASA

Гравитационная линза J1000+0221 это наиболее удалённый от Земли объект из всех, известных человечеству. Она была обнаружена совсем недавно, информация о ней впервые была опубликована в октябре прошлого года в астрономическом журнале. © NASA

Таким образом, Вселенная родилась в результате взрыва, была очень горячей сначала, в процессе расширения остыла, сохранив остаток тепла в виде трехградусного реликтового излучения. 

В этом, по сути, и заключается теория Большого взрыва, которая объясняет наблюдаемую Вселенную.