Big bang-teorien om universets opprinnelse er et logisk resultat av oppdagelsen av astronomen Edwin Hubble om at universet utvider seg. Hvis utvidelsen kunne reverseres, ville hele universet på et eller annet tidspunkt trekke seg sammen til et enkelt punkt i rommet. Forskere har utledet forholdene og temperaturen i universet på en gang uendelig nær denne singulariteten, basert på observasjoner av det nåværende universet.
Den primordiale singulariteten
En singularitet er et område av romtid der materie knuses så tett sammen at gravitasjonslovene forklart av generell relativitet brytes sammen. I en unikhet er volumet på rommet null og densiteten uendelig. En annen måte å si dette på er at krumning av romtid er uendelig. Forskere mener at en slik singularitet eksisterer i kjernen av et svart hull, som oppstår når en supermassiv sol når slutten av livet og imploderer. Generell relativitetsteori krever også at en slik singularitet må eksistere i begynnelsen av et ekspanderende univers.
Det store smellet
Big bang er øyeblikket da den primære singulariteten ble universet. Basert på observasjoner av fjerne objekter og målinger av den kosmiske bakgrunnsstrålingen, forskere har trukket ut temperaturen på Planck-tiden, som er 10 millioner billioner billioner billioner av en sekund. På det øyeblikket var temperaturen 100 millioner billioner billioner kelvin (180 millioner billioner billioner grader Fahrenheit). Universet gjennomgikk en periode med akselerert utvidelse som endte i god tid før et sekund var gått. På dette tidspunktet hadde det avkjølt seg til en temperatur på 100 milliarder kelvin (180 milliarder grader Fahrenheit).
Historiens første øyeblikk
Omtrent ett sekund etter big bang var universet omtrent 400.000 ganger så tett som vann, og temperaturen var 10 milliarder kelvin. Saken besto hovedsakelig av protoner og nøytroner. Etter 13,8 sekunder hadde temperaturen falt til 3 milliarder kelvin, og tre minutter og 45 sekunder senere hadde den falt til 1 milliard kelvin. På dette tidspunktet begynte nøytronene og protonene å danne heliumkjerner. De første atomene dannet seg ikke før 700.000 år etter big bang. Da hadde temperaturen falt til flere tusen kelvin, noe som var kult nok til at protoner og elektroner kunne danne hydrogenatomer.
Bekrefter teorien
Foruten Hubbles oppdagelse av at universet utvides, noe som i første omgang førte til utviklingen av big bang-teorien, er det to andre grunner til å akseptere teorien. Den ene er at den forutsier at helium som ble dannet på tidspunktet for big bang, skulle utgjøre 25 prosent av massen i universet, noe som astrofysikere observerer. Den andre er at den forutsier at temperaturen på den kosmiske bakgrunnsstrålingen - etterglød av big bang - skal være 3 grader over absolutt null, og observasjoner har også bekreftet dette.