Teplota vesmíru během velkého třesku

Teorie velkého třesku o původu vesmíru je logickým výsledkem objevu astronoma Edwina Hubbla, že vesmír se rozpíná. Pokud by se expanze dala zvrátit, celý vesmír by se v určitém okamžiku stáhl do jediného bodu ve vesmíru. Vědci na základě pozorování současného vesmíru odvodili podmínky a teplotu vesmíru v nekonečně blízkém čase této singularitě.

Singularita je oblast časoprostoru, ve které je hmota rozdrcena tak těsně k sobě, že se rozpadají gravitační zákony vysvětlené obecnou relativitou. V singularitě je objem prostoru nulový a jeho hustota je nekonečná. Jiným způsobem, jak to říct, je, že zakřivení časoprostoru je nekonečné. Vědci se domnívají, že taková jedinečnost existuje v jádru černé díry, ke které dochází, když supermasivní slunce dosáhne konce svého života a zhroutí se. Obecná relativita také vyžaduje, aby taková jedinečnost musela existovat na začátku rozpínajícího se vesmíru.

Velký třesk je okamžik, kdy se z prvotní singularity stal vesmír. Na základě pozorování vzdálených objektů a měření záření kosmického pozadí vědci odvodili teplotu v Planckově době, což je 10 milionů bilionů bilionů bilionů a druhý. V tu chvíli byla teplota 100 milionů bilionů bilionů kelvinů (180 milionů bilionů bilionů stupňů Fahrenheita). Vesmír prošel obdobím zrychlené expanze, která skončila dlouho předtím, než uplynula sekunda. Do této doby se ochladilo na teplotu 100 miliard kelvinů (180 miliard stupňů Fahrenheita).

Přibližně jednu sekundu po velkém třesku byl vesmír asi 400 000krát tak hustý jako voda a teplota byla 10 miliard kelvinů. Hmota se skládala hlavně z protonů a neutronů. Po 13,8 sekundách teplota klesla na 3 miliardy kelvinů a o tři minuty a 45 sekund později klesla na 1 miliardu kelvinů. V tomto bodě neutrony a protony začaly tvořit jádra helia. První atomy vznikly až 700 000 let po velkém třesku. Do té doby teplota klesla na několik tisíc kelvinů, což bylo dostatečně chladné, aby protony a elektrony mohly vytvářet atomy vodíku.

Kromě Hubbleova objevu, že se vesmír rozpíná, což vedlo především k rozvoji teorie velkého třesku, existují dva další důvody pro přijetí teorie. Jedním z nich je, že předpovídá, že hélium vytvořené v době velkého třesku by mělo představovat 25 procent hmoty vesmíru, což astrofyzici pozorují. Druhým je to, že předpovídá, že teplota záření kosmického pozadí - dosvit velkého třesku - měl by být 3 stupně nad absolutní nulou a pozorování také potvrdil to.