Гипотеза Большого взрыва. Формирование химических элементов и эволюция Вселенной

Наблюдаемое расширение Вселенной можно трактовать как следствие первоначального Большого взрыва, произошедшего в начале существования нашей Вселенной. Согласно современным данным произошло это примерно 14 млрд лет тому назад. В первые мгновения Вселенная была очень горячей и плотной (T > 1030 К, ρ > 1093 г/см3 и выше), наполненной излучением и рождающимися и аннигилирующими элементарными частицами и их античастицами. Далее, в расширяющейся и остывающей Вселенной остались электроны, ядра атомов водорода, гелия, а также дейтерия и лития в незначительных количествах. При остывании Вселенной электроны и ядра стали объединяться в атомы (эпоха рекомбинации и отделения излучения от вещества при Т ≈ 4000 К). Через миллионы лет в уже холодной, разряженной Вселенной началось формирование галактик из-за гравитационной неустойчивости облаков газа. В галактиках родились звезды первого поколения, в состав которых входили в основном водород и гелий.

В 1965 г. американские радиоастрономы А. Пензиас и Р. Вильсон обнаружили радиоизлучение Вселенной, достаточно равномерно идущее по всем направлениям, не имеющее источника, с температурой около 2,7 К. Это излучение, названное реликтовым, интерпретируют как остаточное излучение ранней горячей Вселенной. Это открытие явилось экспериментальным подтверждением модели эволюции ранней Вселенной.

Формирование более тяжелых, чем водород и гелий, химических элементов (вплоть до железа) происходит лишь в недрах звезд. Элементы тяжелее железа синтезируются по современным представлениям только при вспышках сверхновых звезд, которые происходят в результате эволюции сверхмассивных звезд. Звезды второго поколения наряду с водородом и гелием содержат более тяжелые элементы (азот, кислород, неон и др.). Планетные системы, по-видимому, рождаются вместе с одиночными звездами второго поколения. Возраст нашего Солнца и тел Солнечной системы оценивают в 4,5-5 млрд лет. Солнце - звезда второго поколения.

Читать далее