Модель горячей Вселенной или Большого Взрыва

В основе современных представлений об эволюции Вселенной лежит модель горячей Вселенной, или «Большого Взрыва» (Big Bang), предложенная в 1948 г. Основы ее были заложены в трудах американского физика русского происхождения Дж. (Г.А.) Гамова и его сотрудников в конце 40-х гг. XX в. Основа теории такова: физическая Вселенная образовалась в результате гигантского взрыва примерно 15-20 млрд. лет назад, когда все вещество и энергия современной Вселенной были сконцентрированы в одном сгустке с плотностью свыше 1025 г/см3 и температурой свыше 1016 К. Такое представление соответствует и модели горячей Вселенной. Правда, науке неизвестно, откуда взялось такое гигантское количество изначальной энергии? Но принятое научным сообществом расширение Вселенной оказывается естественным следствием теории Большого Взрыва и это следует расценивать, как огромный мировоззренческий прорыв в интеллектуальном мире.

По предположению Г.А. Гамова все элементы Вселенной образовались в результате ядерных реакций в первые моменты после Большого Взрыва. По современным же представлениям около 98% существующего в природе гелия образовалось в первые секунды после Большого Взрыва.

С эволюционной точки зрения Вселенная проходит определенные этапы, в ходе которых образуются химические элементы в результате ядерных реакций и их структуры.

Данная модель Вселенной сейчас обосновывается такими экспериментальными наблюдениями.

1. Излучение спектральных линий звезд показывает, метагалактика имеет единый химический состав (77% водорода, 22% гелия, 0,8% кислорода, 0,1% железо и 0,1% на остальные элементы).

2. Спектры элементов удаленных галактик демонстрируют систематическое смещение в красную часть спектра. Смещение линейно растет с увеличением расстояния до галактик.

3. Из космоса регистрируется однородное и изотропное излучение наполняющее все космическое пространство (оно соответствует излучению черного тела с температурой 2,7 К, его плотность составляет примерно 450 фотонов/см3. Распределение галактик в метагалактике соответствует некоторой постоянной плотности, порядка 0,3 барионов/м3. Для сравнения: в нашей Галактике средняя концентрация вещества  1 атом/см3.

4. По косвенным выводам из анализа процессов радиоактивного распада в метеоритах, следует, что некоторые компоненты химического состава метеоритов, возможно возникли 14-24 млрд. лет назад.

По расчетам Гамова, в качестве следов от БВ должно остаться микроволновое излучение малой энергии, соответствующее излучению абсолютно черного тела, нагретого всего лишь до 5 К (около – 268С).

Экспериментальным подтверждением расчетов стало открытие в начале 1965 г. реликтового излучения с температурой около 3К (американцы А.А. Пензиас и Р.В. Вилсон обнаружили приходящее со всех сторон фоновое излучение, температура которого по современным оценкам около. 2,7 К). Первооткрыватели этого излучения ничего не знали о его космологической значимости, но многие космологи, узнав о нем, отнесли это открытие к фундаментальному (И.С. Шкловский предположил его называть реликтовым, т.е. остаточным от ранних эпох Вселен- ной).

Наличие реликтового излучения означает, что Большой Взрыв произошел не в отдельной, избранной точке космоса – Большой Взрыв характерен для всего изначального космоса.