Teoria Big-Bang-ului (pe scurt)

Teoria Big-Bang-ului (sau a universului timpuriu) este o teorie larg acceptată de către astronomii şi fizicienii secolului nostru, care încearcă să explice formarea și arată evoluţia Universului, așa cum îl știm astăzi.  Modelul big-bang-ului se datorează obiectivităţii astrofizicii moderne şi este folosit pentru testarea ideilor teoretice din fizică şi astrofizică. 

Pentru explicarea genezei universului, teoria Big-Bang-ului se axează pe două probleme:

• apariţia materiei
• expansiunea universului.

1. Teoria Big-Bang-ului  tratează în mod cinematic apariția materiei în Univers.  Conform acestei teorii, materia a apărut din energie pe măsură ce temperatura universului a scăzut.

În momentul exploziei – ce coincide cu momentul zero – în tot spaţiul pe care universul îl ocupă energia sub formă de fotoni şi temperatura erau infinite. Explozia s-a produs simultan în tot spaţiul, fără a avea un centru, astfel că întregul univers era plin de lumină. Odată cu explozia a început expansiunea universului, fiecare particulă fiind proiectată departe de orice altă particulă. În acelaşi timp, temperatura a început să scadă, astfel că la 10^-43 secunde după începerea exploziei temperatura era de 10^{32 o}K.

Gravitaţia a jucat şi ea un rol important, deoarece controlează relaţia dintre densitatea universului şi rata expansiunii sale. Câmpurile gravitaţionale sunt generate atât de masa particulelor, cât şi de toate formele de energie. La temperaturi supraînalte, energiile particulelor aflate în echilibu termic pot să fie atât de mari, încât forţele gravitaţionale devin la fel de tari ca oricare alte forţe. Se estimează că aşa au fost lucrurile la temperatura de 10^{32 o}K. Nu numai că forţele gravitaţionale ar fi fost puternice şi producerea de particule de către câmpurile gravitaţionale ar fi fost abundentă şi chiar ideea de particulă nu ar fi avut înţeles.

2. Expansiunea universului. 

Universul este împânzit de galaxii de diferite dimensiuni în toate direcţiile posibile. Expansiunea lui se datorează îndepărtării galaxiilor una de cealaltă, distanţele dintre ele putând să ajungă până la milioane de ani-lumină. Astfel, distanţa dintre noi şi cele mai apropiate galaxii ce formează nebuloasa Andromeda este de 2 milioane de ani-lumină, echivalentul a 1,9 · 10¹⁹ km.

Cunoştinţele despre expansiunea universului se bazează pe faptul că se poate determina viteza de mişcare a unui corp luminos de-a lungul razei vizuale cu mai mare precizie decât perpendicular pe direcţia razei vizuale. Tehnica determinării se foloseşte de efectul Doppler, care este o proprietate comună tuturor mişcărilor ondulatorii. Conform acestui efect, dacă o sursă de lumină se îndepărtează de noi, lungimea de undă a radiaţiei emise creşte, iar dacă se apropie de noi, lungimea de undă se micşorează. Mărirea lungimii de undă arată că lumina emisă s-a deplasat spre roşul spectrului luminii, iar micşorarea lungimii de undă arată deplasarea luminii spre albastrul aceluiaşi spectru. Ca urmare, deplasarea spre roşu a luminii emise de un corp ceresc indică depărtarea acestuia de noi, pe când deplasarea spre albastru a luminii arată apropierea corpului de noi. Valorile deplasărilor spre roşu respectiv spre albastru ale galaxiilor sunt proporţionale cu distanţa de la noi până la ele.

Deplasările spre roşu ale galaxiilor cresc aproximativ proporţional cu distanţa dintre noi şi ele, ceea ce coincide cu predicţia despre mişcarea materiei într-un univers aflat în explozie. Vitezele cu care galaxiile se îndepărtează sau se apropie sunt proporţionale cu distanţa dintre ele. Această proporţionalitate se bazează pe validitatea Principiului cosmologic care spune că universul este omogen şi izotrop. Puţine galaxii se apropie de galaxia noastră. Cele mai multe se îndepărtează. Asta înseamnă că întregul univers se află în explozie (explodează stele şi supernove) şi că fiecare galaxie este aruncată departe de orice altă galaxie. 

Expansiunea universului, care a început în momentul exploziei, va mai continua o perioadă, a cărei valoare depinde de diferenţa dintre densitatea cosmică a materiei şi cea critică. Dacă această diferenţă ar fi egală cu valoarea densităţii critice a materiei, universul îşi va continua expansiunea încă 50 de miliarde de ani, după care va începe contracţia. După alte 50 de miliarde de ani universul se va găsi din nou în starea actuală și putem spune că ia viața de la zero. 🙂