โดย Paul Sutter เผยแพร่เมื่อ 29 มีนาคม 2021
จักรวาลทารกเป็นสถานที่ที่วุ่นวายArtist impression เว็บสล็อตof the Big Bang with particles firing away from a bright core.ความประทับใจของศิลปินของบิ๊กแบงที่มีอนุภาคยิงออกไปจากแกนที่สดใส (เครดิตภาพ: ESA)Paul M. Sutter เป็นนักดาราศาสตร์ที่ SUNY Stony Brook และสถาบัน Flatiron พิธีกรรายการ Ask a Spaceman และวิทยุอวกาศและผู้เขียน How to Die in Space เขามีส่วนร่วมใน
บทความนี้กับเสียงผู้เชี่ยวชาญของ Space.com: ความคิดเห็นและข้อมูลเชิงลึก
เชื่อหรือไม่ว่านักฟิสิกส์กําลังพยายามที่จะเข้าใจจักรวาลเมื่อมันเป็นเพียงกํามือของวินาทีเก่า แต่สถานการณ์ที่นี่ซับซ้อน พูดน้อยและในขณะที่เราได้ก้าวหน้าอย่างมีนัยสําคัญยังมีอีกมากที่จะเรียนรู้ จากหลุมดําขนาดเล็กไปจนถึงปฏิสัมพันธ์ที่แปลกใหม่จักรวาลทารกเป็นสถานที่ที่วุ่นวาย
จักรวาล: บิ๊กแบงถึงตอนนี้ใน 10 ขั้นตอนง่ายๆที่รู้จักกันเริ่มต้นด้วยกรอบทั่วไป: 13.77 พันล้านปีที่ผ่านมาจักรวาลของเราร้อนอย่างไม่น่าเชื่อ (อุณหภูมิมากกว่าสี่เท่าองศา) และมีขนาดเล็กอย่างไม่น่าเชื่อ (เกี่ยวกับขนาดของลูกพีช) นักดาราศาสตร์สงสัยว่าเมื่อจักรวาลของเรามีน้อยกว่าที่สองเก่า มันผ่านช่วงเวลาของการขยายตัวอย่างรวดเร็วอย่างไม่น่าเชื่อที่เรียกว่าอัตราเงินเฟ้อเหตุการณ์เงินเฟ้อนี้อาจจะเป็นยุคที่เปลี่ยนแปลงมากที่สุดที่เคยเกิดขึ้นในประวัติศาสตร์ของจักรวาลของเรา ในเวลาน้อยกว่าพริบตาจักรวาลของเรากลายเป็นใหญ่อย่างไม่น่าเชื่อ (ขยายโดยปัจจัยอย่างน้อย 10 ^ 52) เมื่อระยะการขยายตัวอย่างรวดเร็วนี้ลดลงอะไรก็ตามที่ทําให้เกิดอัตราเงินเฟ้อในตอนแรก (เราไม่แน่ใจว่าอะไร) สลายตัวน้ําท่วมจักรวาลด้วยสสารและรังสี (เราไม่แน่ใจว่าอย่างไร)
ไม่กี่นาทีต่อมา (ตัวอักษร) องค์ประกอบแรกก็ปรากฏขึ้น ก่อนหน้านี้จักรวาลร้อนเกินไปและหนาแน่นเกินไปสําหรับสิ่งที่มีเสถียรภาพที่จะก่อตัวขึ้น – มันเป็นเพียงการผสมผสานระหว่างควาร์กยักษ์ (บล็อกอาคารพื้นฐานของนิวเคลียสอะตอม) และกลูออน (พาหะของแรงนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่ง) แต่เมื่อจักรวาลมีสุขภาพแข็งแรงสิบนาทีเก่ามันได้ขยายและเย็นพอที่ควาร์กสามารถผูกตัวเองเข้าด้วยกันสร้างโปรตอนแรกและนิวตรอน โปรตอนและนิวตรอนเหล่านั้นทําไฮโดรเจนและฮีเลียมแรก (และลิเธียมเล็กน้อย) ซึ่งดําเนินต่อไปหลายร้อยล้านปีต่อมาเพื่อสร้างดาวและกาแลคซีแรก
จากการก่อตัวขององค์ประกอบแรกจักรวาลเพียงแค่ขยายตัวและเย็นลงในที่สุดก็กลายเป็นพลาสมาและก๊าซที่เป็นกลาง ในขณะที่เรารู้ว่าเรื่องราวแปรงกว้างนี้ถูกต้องเรายังรู้ว่าเราขาดรายละเอียดมากมายโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเวลาก่อนการก่อตัวขององค์ประกอบแรก ฟิสิกส์ขี้ขลาดบางบางอาจจะได้รับในการดําเนินการเมื่อจักรวาลเป็นเพียงไม่กี่วินาทีเก่าและขณะนี้มันอยู่นอกเหนือความเข้าใจทางทฤษฎีของเรา — แต่ที่ไม่ได้หยุดเราจากการพยายาม
กราฟิกนี้แสดงไทม์ไลน์ของจักรวาลตามทฤษฎีบิ๊กแบงและแบบจําลองเงินเฟ้อ
สิ่งที่ไม่รู้จักเมื่อเร็ว ๆ นี้กระดาษปรากฏในวารสาร arXiv ก่อนพิมพ์และได้รับการยอมรับสําหรับการตีพิมพ์ในวารสาดาราศาสตร์แบบเปิดวางสถานการณ์ที่แปลกใหม่มากในช่วงต้นจักรวาลตัวอย่างเช่นมีคําถามทั้งหมดเกี่ยวกับสสารมืด เราไม่รู้ว่าสสารมืดทําจากอะไร แต่เรารู้ว่ามันรับผิดชอบ มากกว่า 80% ของสสารในจักรวาล เรามีเรื่องราวที่เข้าใจกันดีว่าสสารปกติมีต้นกําเนิดมาจากซุปร้อนและหนาแน่นของจักรวาลต้น แต่เราไม่มีเงื่อนงําเมื่อหรือวิธีการที่สสารมืดมาในที่เกิดเหตุ มันปรากฏในสองสามวินาทีแรกหรือไม่? หรือมากในภายหลัง? มันทําให้เคมีจักรวาลยุ่งเหยิงที่นําไปสู่องค์ประกอบแรกหรืออยู่ในพื้นหลัง?เราไม่รู้แล้วก็มีอัตราเงินเฟ้อ เราไม่รู้ว่าอะไรเป็นแหล่งพลังงานสําหรับเหตุการณ์การขยายตัวที่น่าทึ่งเราไม่รู้ว่าทําไมมันถึงใช้เวลานานและเราไม่รู้ว่าในที่สุดอะไรก็หยุดมัน บางทีอัตราเงินเฟ้ออาจค้างอยู่นานกว่าที่เราคิดไว้ และทําให้การปรากฎตัวของมันเป็นที่รู้จักกันตลอดทั้งวินาที แทนที่จะเป็นเศษเสี้ยวเล็ก ๆ ที่เราสมมุติไว้
นี่คืออีกอันหนึ่ง: มีหนามขนาดใหญ่นี้อยู่ด้านข้างของนักจักรวาลวิทยาทุกคนที่รู้จักกันในชื่อความไม่สมมาตรของสสารปฏิสสาร เราเห็นจากการทดลองว่าสสารและปฏิสสารมีความสมมาตรอย่างสมบูรณ์แบบ: สําหรับทุกอนุภาคของสสารที่ทําในปฏิกิริยาทั่วจักรวาลนอกจากนี้ยังมีอนุภาคที่สอดคล้องกันของปฏิสสาร แต่เมื่อเรามองไปรอบ ๆ จักรวาลเราเห็นกองและกองของสสารปกติและไม่ได้หยดของปฏิสสารในสายตา สิ่งที่ยิ่งใหญ่จะต้องเกิดขึ้น ในช่วงสองสามวินาทีแรกของการดํารงอยู่ของจักรวาล ที่จะโยนออกสมดุลที่ แต่ว่าใครหรืออะไรที่ต้องรับผิดชอบ และกลไกที่แน่นอน เราไม่แน่ใจและถ้าสสารมืด และอัตราเงินเฟ้อ และปฏิสสารไม่เพียงพอ ยังมีความเป็นไปได้ที่จักรวาลยุคแรก ๆ อาจจะผลิตน้ําท่วมหลุมดําขนาดเล็ก หลุมดําในจักรวาลปัจจุบัน (เช่น 13 พันล้านปีที่ผ่านมา) ทั้งหมดมาจากการตายของดาวขนาดใหญ่ เหล่านี้เป็นสถานที่เดียวที่ความหนาแน่นของสสารสามารถเข้าถึงเกณฑ์ที่สําคัญที่จําเป็นเว็บสล็อต
