Big bang-teorien om universets oprindelse er et logisk resultat af opdagelsen af astronomen Edwin Hubble om, at universet ekspanderer. Hvis ekspansionen kunne vendes, ville hele universet på et eller andet tidspunkt trække sig sammen til et enkelt punkt i rummet. Forskere har udledt universets forhold og temperatur på et tidspunkt uendeligt tæt på denne singularitet baseret på observationer af det nuværende univers.
Den primordiale singularitet
En singularitet er et område af rumtid, hvor materie knuses så tæt sammen, at de tyngdekraftlove, der forklares med generel relativitet, nedbrydes. I en singularitet er rumfanget nul, og dens densitet er uendelig. En anden måde at sige dette på er, at tidens krumning er uendelig. Forskere mener, at en sådan singularitet findes i kernen i et sort hul, der opstår, når en super-massiv sol når slutningen af sit liv og imploderer. Generel relativitetsteori kræver også, at en sådan singularitet skal eksistere i begyndelsen af et ekspanderende univers.
Det store brag
Big bang er det øjeblik, hvor den oprindelige singularitet blev universet. Baseret på observationer af fjerne objekter og målinger af den kosmiske baggrundsstråling, videnskabsmænd har trukket temperaturen på Planck-tiden, som er 10 millioner billioner billioner billioner af en sekund. På det tidspunkt var temperaturen 100 millioner billioner billioner kelvin (180 millioner billioner billioner grader Fahrenheit). Universet gennemgik en periode med accelereret ekspansion, der sluttede længe inden et sekund var gået. På dette tidspunkt var det afkølet til en temperatur på 100 milliarder kelvin (180 milliarder grader Fahrenheit).
Historiens første øjeblikke
Cirka et sekund efter big bang var universet omkring 400.000 gange så tæt som vand, og temperaturen var 10 milliarder kelvin. Materie bestod hovedsageligt af protoner og neutroner. Efter 13,8 sekunder var temperaturen faldet til 3 milliarder kelvin, og tre minutter og 45 sekunder senere var den faldet til 1 milliard kelvin. På dette tidspunkt begyndte neutronerne og protonerne at danne heliumkerner. De første atomer dannedes først 700.000 år efter big bang. Dengang var temperaturen faldet til flere tusinde kelvin, hvilket var køligt nok til, at protoner og elektroner dannede brintatomer.
Bekræftelse af teorien
Udover Hubbles opdagelse af, at universet ekspanderer, hvilket førte til udviklingen af big bang-teorien, er der to andre grunde til at acceptere teorien. Den ene er, at den forudsiger, at helium dannet på tidspunktet for big bang skal tegne sig for 25 procent af universets masse, hvilket er hvad astrofysikere observerer. Den anden er, at den forudsiger, at temperaturen på den kosmiske baggrundsstråling - den efterglød af big bang - skal være 3 grader over absolut nul, og observationer har også bekræftede dette.