Notka redaktora: Peter Shaver jest autorem nowej książki „Cosmic Heritage - Evolution from the Big Bang to Conscious Life”. Dowiedz się, jak wygrać kopię!
Wszechświat przeszedł przez wiele odrębnych faz. Pierwsza część pierwszej drugiej jest spekulatywna, ale fizyka drugiej części jest nam dobrze znana. W ciągu pierwszych kilku minut powstały najlżejsze pierwiastki (wodór i hel).
W ciągu następnych 380 000 lat wszechświat był gorącą (ale zawsze chłodzącą) plazmą elektronów, jąder i fotonów. Po 380 000 lat było wystarczająco fajnie, aby elektrony i jądra atomowe połączyły się w atomy w procesie zwanym rekombinacją. Fotony zostały uwolnione z plazmy, a wszechświat stał się przezroczysty po raz pierwszy. Ponieważ wszechświat był nieprzezroczysty przed rekombinacją, a po nim przejrzysty, widzimy tę epokę jako „ścianę” i jest ona znana jako kosmiczne tło mikrofalowe.
Potem nastąpił okres zwany „kosmicznymi ciemnymi wiekami”. Jedynym światłem było blaknięcie poświaty Wielkiego Wybuchu, a materia składała się z pierwotnych elementów i egzotycznej „ciemnej materii”. W tym czasie akrecja grawitacyjna powoli, ale z pewnością wytwarzała coraz większe stężenia materii, a gdy staną się one wystarczająco gęste, mogą powstawać reakcje jądrowe i rodzą się pierwsze gwiazdy i galaktyki. Otworzyły one i ponownie zjonizowały wszechświat, około 400-500 milionów lat po Wielkim Wybuchu, w tak zwanej „epoce reionizacji”.
Aktywność wzrosła wykładniczo, osiągając kulminację w „epoce kwazara” 2-4 miliardy lat po Wielkim Wybuchu, szalonym okresie chaotycznego powstawania gwiazd i galaktyk, interakcji galaktyk, kwazarów potworów i galaktyk radiowych. Ta działalność w końcu zaczęła zanikać, choć nadal trwa do dziś; częstość występowania kwazarów jest dziś tysiąc razy mniejsza niż w szczycie epoki kwazarów. Po 13,7 miliarda lat wszechświat osiągnął „dostojny wiek średni”.
„Ciężkie pierwiastki”, takie jak węgiel i tlen, niezbędne dla życia, jakie znamy, są wytwarzane w gwiazdach, a proces ten trwa od momentu powstania pierwszych gwiazd. Każde pokolenie gwiazd wyrzuca coraz więcej ciężkich pierwiastków do ośrodka międzygalaktycznego, dlatego obfitość ciężkich pierwiastków narastała w miarę upływu czasu.
Zanim Słońce i Ziemia powstały 4,6 miliarda lat temu, ponad 8,4 miliarda lat powstawania gwiazd i planet miało już miejsce we wszechświecie. Formowanie gwiazd odbywa się do dziś, więc w sumie miało miejsce ponad 13 miliardów lat formowania się gwiazd i planet.
Zbliżając się teraz do naszej planety, życie zaczęło się niedługo po powstaniu samej Ziemi, jakieś 3,8–3,5 miliarda lat temu (bya). Ale przez prawie połowę wieku Ziemi jedynymi formami życia były mikroorganizmy, takie jak bakterie. Bardziej złożone formy życia zaczęły pojawiać się około 1-2 razy. Bezkręgowce, które pojawiły się około 600 milionów lat temu (mya), były najwcześniejszymi wielokomórkowymi formami życia, a kręgowce pojawiły się około 500 mya. Życie zaatakowało kraj około 400 mya. Dinozaury dominowały od 240 milionów lat do wyginięcia 66 milionów lat, a następnie stopniowo przejmowały je ssaki. Wiele gatunków przybywało i odchodziło. Naszymi najbliższymi żyjącymi krewnymi są szympansy, które oddzieliły się od naszej linii przodków 5-6 lat; nasi nowi krewni wymarli.
Wspaniale jest myśleć, jak niedawno ludzie pojawili się na kosmicznej scenie. Nasz gatunek pojawił się około 200 000 lat temu, nasi przodkowie wyszli z Afryki zaledwie 50 000 lat temu, rolnictwo rozpoczęło się 10 000 lat temu, a my mamy nowoczesną technologię od około 100 lat! Jesteśmy nowicjuszami we wszechświecie.
Wiemy teraz, że istnieją planety krążące wokół innych gwiazd, takich jak nasze Słońce, prawdopodobnie miliardy z nich w samej naszej galaktyce i miliardy więcej w miliardach innych galaktyk. Biorąc pod uwagę ogromną skalę czasową wszechświata, każde życie na tych planetach będzie musiało być miliony lub miliardy lat bardziej lub mniej zaawansowane niż życie na Ziemi. Jeśli będzie mniej zaawansowany, z pewnością nie będzie w stanie się z nami komunikować. Gdyby był bardziej zaawansowany, jego technologia prawdopodobnie byłaby dla nas zupełnie nie do poznania. Niemniej jednak prawdopodobnie nie jesteśmy sami we wszechświecie.
Oczywiście omówione powyżej ramy czasowe obejmują wyłącznie „konwencjonalny” wszechświat od Wielkiego Wybuchu do chwili obecnej. Gdyby istniał „istniejący” multiwers, nie mamy pojęcia, jak daleko wstecz może się wydłużyć. A ponieważ ekspansja wszechświata przyspiesza, przyszłość wszechświata może być naprawdę długa: tryliony na tryliony lat.
Peter Shaver uzyskał doktorat z astrofizyki na University of Sydney w Australii i spędził większość swojej kariery jako starszy naukowiec w Europejskim Obserwatorium Południowym (ESO) z siedzibą w Monachium. Jest autorem lub współautorem ponad 250 artykułów naukowych i zredagował sześć książek o astronomii i astrofizyce.
