Преди приблизително 13,8 милиарда години е възникнала Вселената такава, каквато я познаваме. В този момент, приет да се нарича Големия взрив, самото пространство е започнало бързо да се разширява. По времето на Големия взрив, видимата Вселена (включително и материала за около 2 трилиона галактики) е заемала напречно пространство по-малко по-малко от сантиметър. Днес видимата вселена заема 93 милиарда светлини години и продължава да се разширява.
Има много въпроси за Големия взрив, особено за това, какво е било преди него (ако изобщо е имало нещо), на които отговор засега няма. Но вече знаем някои неща за възникването на Вселената и тези факти няма как да не ни учудят.
До 1929 година за зараждането на Вселената е имало само митове и легенди и някои теории без каквото и да било потвърждения. Но именно през тази година предприемчивият астроном Едуин Хъбъл откри нещо много важно за Вселената, което разкри редица съвсем нов начини за разбирането на нейното минало: тя се разширява.
Хъбъл направи своето революционно откритие, като успя да измери червеното отместване. Добре известно е, че приближаващите се към наблюдателя обекти демонстрират синьо отместване на спектрите на веществата, а отдалечаващите се – червено отместване. Но Хъбъл откри, че червеното отместване се увеличава линейно с разстоянието до отделните галактики – колкото са по-отдалечени тези космически обекти, толкова тяхното червено отместване е по-голямо. А това по категоричен начин показва, че Вселената не е стационарна. Тя се разширява навсякъде, във всяка една точка.
Хъбъл успя да пресметне скоростта на това разширяване. Те се оказа постоянна и това число днес наричаме константата на Хъбъл. Разширението на Вселената е важно откритие, което дава възможност да се екстраполира състоянието на Вселената до момента, когато е била навярно малка точка. А моментът, когато е започнала да се разширява е именно Големият взрив.
През месец май 1964 година Арно Пензиас и Робърт Уислън, изследователи от Bell Telephone Laboratories, работят в Ню Джърси върху създаването на нов тип приемник. Тяхната антена през цялото време улавяла странни шумове, които сякаш идват отвсякъде, при това през цялото време, непрекъснато. Първоначално решили, че този ефект се дължи на птиците, гнездящи по антените, но премахването на гнездата не променило нищо. Каквото и да правели, нищо не можело да премахне тези шумове. В крайна сметка станало ясно, че това си е някакво излъчване.
Оказа се, че те са успели да уловят първата светлина на Вселената. Това е космическо свръхвисокочестотно фоново (известно и като реликтово) излъчване. То е възникнало около 380 хиляди години след Големия взрив, когато Вселената най-после достатъчно е изстинала, за да могат фотоните свободно да се движат в нея. Това откритие подкрепи теорията за Големия взрив – космическият фон е достатъчно еднороден, което показва плавното разширяване на Вселената от една единствена точка.
Откриването на космическия микровълнов фон даде тласък за осъществяването на голям брой разнообразни изследвания на ранната Вселена. Така например, през 1989 година НАСА изведе в космоса сателита Cosmic Background Explorer (СOBE), който бе в състояние да измери и най-малките промени на фоновото космическо излъчване. В резултат от това бе получена картата на ранните години на Вселената, която показва промените в плътността на първичния фон. Тези малки по нашите мерки вариации (хилядни части от градуса) се счита, че са породили текущата структура на нашата галактика.
Реликтовото излъчване даде възможност на учените да открият непосредствено доказателство за инфлацията, С този термин се обозначава рязкото разширяване на Вселената със скорост по-голяма от скоростта на светлината, станало по време на Големия взрив. И не, тук няма никакви противоречия, въпреки че специалната теория на Айнщайн твърди, че в пространството нищо не може да се движи по-бързо от скоростта на светлината. Но инфлацията не нарушава теорията на Айнщайн, понеже се разширява самото пространство.
През 2016 година физиците обявиха, че че са открили особен вид поляризация или направление на космическия микровълнов фон, които бяха наречени В-модове. Това бяха първите преки свидетелства за гравитационните вълни от времето на Големия взрив. Гравитационните вълни се създават когато масивните обекти в космоса се ускоряват или забавят (за първи път ги регистрирахме при сблъска на две черни дупки). В-модовете са нов начин за изучаването на ранната Вселена и се очаква да помогнат да разберем какво е предизвикало Големия взрив.
Едно от следствията на откриването на гравитационните вълни е, че се даде възможност на учените да търсят допълнителни измерения освен познатите четири. Според теоретиците, гравитационните вълни имат възможност да преминават през неизвестни измерения, ако тези измерения съществуват. През месец октомври 2017 година учените засякоха гравитационните вълни от сблъсъка на две неутронни звезди. Те измериха времето, необходимо за достигането на тези вълни до Земята и не намериха никакви доказателства за какъвто и да било свръхпространствен преход.
Но резултатите публикувани през месец юли 2018 година в списание Journal of Cosmology and Astrop Particle Physics показват, че ако има други измерения, то те не са големи и засягат области на Вселената са размер около един километър. А това означава, че теорията на струните, според която Вселената се състои от струни на квантово ново и има минимум 10 измерения, може и да се окаже вярна.
Едно от най-странните открития във физиката е, че Вселената не само се разширява, но нейното разширяване се ускорява. Откритието е от 1998 година, когато физиците оповестиха резултатите от няколко големи проекта, в които са измервани особено тежки свръхнови, наречени свръхнови тип Ia. Резултатите от тези изследвания донесоха на Сол Пърлмутър, Брайън Шмит и Адам Рийс Нобелова награда през 2011 година и показаха по-слаба от изчисленото и очакваното светлина на най-далечната от изследваните свръхнови. А това означава, че първоначалното научно разбиране за равномерното разширение на Вселената не е вярно – пространството не се разширява равномерно, а с ускорение.
Учените наричат движещата сила на това разширение „тъмна енергия“, който е около 68% от цялата Вселена. Тази тъмна енергия има решаващо значение за това, че теорията за началото на Вселената съответства на наблюденията. които се извършват сега.
Новите резултати, получени с помощта на телескопа Хъбъл през месец април 2019 година, задълбочиха нещата около разширяващата се Вселена. Измерванията с космическия телескоп показаха, че разширяването става с 9% по-бързо, отколкото се очакваше и бе изчислено при предишните наблюдения. Според данните на НАСА, на всеки 3,3 милиона светлинни години от Земята, галактиките се разбягват със 74 километра в секунда по-бързо от прогнозираното по-рано.
Защо това има значение за произхода на Вселената? Защотто физиците очевидно изпускат нещо. Появиха се предположения, че по време на Големия взрив и малко след него е възможно да са станали няколко отделни изхвърляния на тъмна енергия, които са положили основите на всичко това, което виждаме днес. Първото изхвърляне може да е предизвикало първичното разширение. Второто, действайки много по-бързо, би могло да даде ускорение на разширяването на Вселената. И третото изхвърляне на тъмна енергия би могло да обясни ускоряващото се разширение на Вселената, което протича в този момент.
Нищо от всичко това не е доказано. Засега. Но учените търсят. Изследователите от Тексаския университет в обсерваторията Остин Макдоналд използват нов модернизиран инструмент. Това е модернизираният телескоп Хоби Ебърли за непосредствено търсене на тъмна енергия. Проектът Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX) измерва слабата светлина от галактиките на разстояние до 11 милиарда светлинни години и дава възможност на учените да забележат каквито и да било промени в ускорението на Вселената с течения на времето. Също така, те ще изучават отгласите от промените във Вселената станали в първите 400 000 години след Големия взрив. Това ще разкрие тайните на разширението на Вселена и е напълно възможно по този начин да открием тъмната енергия.
