Введение

Хронология событий Вселенной с момента Большого взрыва 13,8 миллиарда лет назад.
Хронология как последовательность событий.
Более подробная графическая хронология.

Хронология ранней Вселенной описывает формирование и последующую эволюцию Вселенной от Большого взрыва (13,799 ± 0,021 миллиарда лет назад) до настоящего времени. Эпоха – это момент времени, после которого природа или обстоятельства меняются настолько, что это знаменует начало новой эры или периода. Время на этой шкале отсчитывается с момента Большого взрыва.

Эпоха Планка

c. 0 секунд (13,799 ± 0,021 Гя): Начинается эпоха Планка – самое раннее осмысленное время. Происходит Большой взрыв, в результате которого обычное пространство и время возникают из изначального состояния (возможно, виртуальной частицы или ложного вакуума), описываемого квантовой теорией гравитации или "Теорией всего". Вся материя и энергия всей наблюдаемой Вселенной заключена в горячей, плотной точке (гравитационная сингулярность), размером в миллиардную долю размера ядерной частицы. Это состояние описывалось как "пустыня частиц". За исключением нескольких незначительных деталей, обсуждение самых ранних моментов истории Вселенной в основном строится на гипотезах, поскольку в настоящее время не существует эффективных методов проверки этих событий, произошедших так давно в пространстве-времени. WIMP-ы (слабо взаимодействующие массивные частицы) или темная материя и темная энергия могли появиться и стать катализатором расширения сингулярности. Молодая Вселенная охлаждается по мере расширения. Она почти идеально однородна, но квантовые флуктуации начинают вызывать небольшие изменения плотности.

Эпоха Великого объединения

Примерно 10−43 секунды: Начинается эпоха Великого объединения: Вселенная, оставаясь при бесконечно малом размере, охлаждается до 1032 Кельвина. Гравитация отделяется и начинает действовать во Вселенной, а остальные фундаментальные силы стабилизируются в электроядерную силу, также известную как Великая объединенная сила или Великая объединенная теория (GUT), посредством (гипотетических) X и Y бозонов, позволяющих ранней материи на этой стадии переходить между барионными и лептонными состояниями.

Электрослабая эпоха

c. 10−36 секунд: Начинается электрослабая эпоха: Вселенная остывает до 1028 Кельвинов. В результате сильное ядерное взаимодействие становится отличным от электрослабого взаимодействия, возможно, стимулируя инфляцию Вселенной. Широкий спектр экзотических элементарных частиц образуется в результате распада X и Y бозонов, включая W и Z бозоны и бозоны Хиггса. c. 10−33 секунды: Пространство подвергается инфляции, расширяясь в 1026 раз за время порядка 10−33 – 10−32 секунд. Вселенная переохлаждается примерно с 1027 до 1022 Кельвинов. c. 10−32 секунды: Космическая инфляция завершается. Знакомые элементарные частицы формируются в виде супа из горячего ионизированного газа, называемого кварк-глюонной плазмой; гипотетические компоненты холодной тёмной материи (такие как аксионы) также сформировались бы в этот период.

Кварковая эпоха

c. 10−12 секунд: Электрослабый фазовый переход: четыре фундаментальных взаимодействия, известные из современной Вселенной, начинают действовать как отдельные силы. Слабое ядерное взаимодействие становится силой короткого радиуса действия, отделяясь от электромагнитного взаимодействия, что позволяет частицам материи приобретать массу и взаимодействовать с полем Хиггса. Температура все еще слишком высока для объединения кварков в адроны, и сохраняется кварк-глюонная плазма (кварковая эпоха). Вселенная охлаждается до 10¹⁵ Кельвинов. c. 10−11 секунд: Возможно, произошел бариогенез, в результате которого материя преобладала над антиматерией, и установилось соотношение между барионами и антибарионами.

Адронная эпоха

около 10−6 секунд: Начинается адронная эпоха: по мере охлаждения Вселенной примерно до 10¹⁰ Кельвинов происходит кварк-адронный переход, в ходе которого кварки объединяются в более сложные частицы – адроны. Это кварковое удержание включает в себя формирование протонов и нейтронов (нуклонов), основных строительных блоков атомных ядер.

Лептоновая эпоха

Около 1 секунды: начинается Лептонная эпоха: Вселенная остывает до 10⁹ Кельвинов. При этой температуре адроны и антиадроны аннигилируют, оставляя после себя лептоны и антилептоны – возможное исчезновение антикварков. Гравитация определяет расширение Вселенной: нейтрино отделяются от вещества, формируя космический нейтринный фон.

Эпоха фотонов

Примерно 10 секунд: Начинается фотонная эпоха: большинство лептонов и антилептонов аннигилируют. По мере аннигиляции электронов и позитронов, небольшое количество электронов остаётся без пары – исчезновение позитронов. Примерно 10 секунд: Вселенная, доминируемая фотонами излучения – частицы обычной материи связаны со светом и излучением, в то время как частицы тёмной материи начинают формировать нелинейные структуры, такие как гало тёмной материи. Поскольку заряженные электроны и протоны затрудняют излучение света, Вселенная становится сверхгорячим светящимся туманом. Примерно 3 минуты: Первичный нуклеосинтез: начинается ядерный синтез, в результате которого из протонов и нейтронов образуются ядра лития, тяжёлого водорода (дейтерия) и гелия. Примерно 20 минут: Ядерный синтез прекращается: обычная материя состоит из 75% ядер водорода и 25% ядер гелия по массе, или одно ядро гелия на двенадцать ядер водорода – свободные электроны начинают рассеивать свет.

Эквивалентность материи и излучения

Около 47 000 лет (z=3600): эквивалентность материи и излучения: в начале этой эпохи расширение Вселенной замедлялось с ускорением. Около 70 000 лет: доминирование материи во Вселенной: начало гравитационного коллапса, поскольку длина Джинса, определяющая минимальный размер формирующихся структур, начинает уменьшаться.

Галактическая эпоха

1 миллиард лет (12,8 Gya, z=6,56): Формируется галактика HCM 6A, самая удаленная нормальная галактика, наблюдаемая на данный момент. Формируется гиперсветящийся квазар SDSS J0100+2802, содержащий черную дыру массой 12 миллиардов солнечных масс – одну из самых массивных черных дыр, обнаруженных на столь ранней стадии существования Вселенной. Предполагается, что звезда HE1327 2326, звезда II популяции, образовалась из остатков более ранних звезд III популяции. Достигнут предел видимости в поле глубокого обзора Хаббла. Реионизация завершена, межгалактическое пространство больше не демонстрирует линий поглощения нейтрального водорода в виде впадин Ганна-Питерсона. Рассеяние фотонов свободными электронами продолжает уменьшаться по мере расширения Вселенной и падения газа в галактики, и межгалактическое пространство теперь высокопрозрачно, хотя остаточные облака нейтрального водорода вызывают леса Лаймана-альфа. Эволюция галактик продолжается, формируются и развиваются более современные галактики, хотя спиральные галактики с перемычкой и эллиптические галактики встречаются реже, чем сегодня. Поскольку Вселенная все еще мала по размеру, взаимодействия галактик становятся обычным явлением, и более крупные галактики формируются в результате слияний. Галактики, возможно, начали группироваться, создавая самые большие структуры во Вселенной на данный момент – появляются первые скопления и сверхскопления галактик. 1,1 миллиарда лет (12,7 Gya): Возраст квазара CFHQS 1641+3755. В гало галактики Млечный Путь формируется шаровое скопление Мессье 4, первое, в котором удалось различить отдельные звезды. Среди множества звезд скопления формируется PSR B1620 26 b – газовый гигант, известный как "Планета Бытия" или "Метюсалех", самая старая наблюдаемая экзопланета во Вселенной, вращающаяся вокруг пульсара и белого карлика. 1,13 миллиарда лет (12,67 Gya): Формируется шаровое скопление Мессье 12. 1,3 миллиарда лет (12,5 Gya): Формируется яркая инфракрасная галактика WISE J224607.57 052635.0. PSR J1719 1438 b, известная как Алмазная планета, формируется вокруг пульсара. 1,31 миллиарда лет (12,49 Gya): Шаровое скопление Мессье 53 формируется на расстоянии 60 000 световых лет от Галактического центра Млечного Пути. 1,39 миллиарда лет (12,41 Gya): Формируется S5 0014+81, гиперсветящийся квазар. 1,4 миллиарда лет (12,4 Gya): Возраст звезды Кайреля, BPS C531082 0001, звезды захвата нейтронов, одной из самых старых звезд II популяции в Млечном Пути. Формируется квазар RD1, первый объект, у которого наблюдалось красное смещение больше 5. 1,44 миллиарда лет (12,36 Gya): В Млечном Пути формируется шаровое скопление Мессье 80, известное большим количеством "синих отстающих". 1,5 миллиарда лет (12,3 Gya): Формируется шаровое скопление Мессье 55. 1,8 миллиарда лет (12 Gya): Зарегистрирован самый мощный гамма-всплеск длительностью 23 минуты – GRB 080916C. Формируется Галактика "Бэби-бум". Терзан 5 формируется как небольшая карликовая галактика, движущаяся к столкновению с Млечным Путем. Карликовая галактика, содержащая Звезду Метюсалеха, поглощена Млечным Путем – старейшая известная звезда во Вселенной становится одной из многих звезд II популяции Млечного Пути. 2,0 миллиарда лет (11,8 Gya): Происходит старейшая наблюдаемая сверхновая звезда SN 1000+0216 – возможно, образовался пульсар. Формируется шаровое скопление Мессье 15, известное наличием промежуточной черной дыры и единственным шаровым скоплением, содержащим планетарную туманность Pease 1. 2,02 миллиарда лет (11,78 Gya): Формируется Мессье 62 – содержит большое количество переменных звезд (89), многие из которых являются звездами RR Lyrae. 2,2 миллиарда лет (11,6 Gya): В Млечном Пути формируется шаровое скопление NGC 6752, третье по яркости. 2,4 миллиарда лет (11,4 Gya): Формируется квазар PKS 2000 330. 2,41 миллиарда лет (11,39 Gya): Формируется шаровое скопление Мессье 10. Формируется Мессье 3: прототип скопления типа I Остерхоффа, считающегося "богатым металлами". То есть, для шарового скопления Мессье 3 имеет относительно высокое содержание более тяжелых элементов. 2,5 миллиарда лет (11,3 Gya): Формируется Омега Центавра, крупнейшее шаровое скопление в Млечном Пути. 2,6 миллиарда лет (11,2 Gya): Формируется планетная система HD 130322, известная как первая наблюдаемая система экзопланет. 3,0 миллиарда лет (10,8 миллиарда Gya): Формируется планетная система Gliese 581: Gliese 581c, первая наблюдаемая планета-океан, и Gliese 581d, суперземля, возможно, первые наблюдаемые обитаемые планеты. У Gliese 581d больше потенциала для формирования жизни, поскольку это первая экзопланета земной массы, вращающаяся в обитаемой зоне своей звезды. 3,3 миллиарда лет (10,5 Gya): Формируется BX442, старейшая спиральная галактика с крупномасштабной структурой. 3,5 миллиарда лет (10,3 Gya): Зарегистрирована сверхновая SN UDS10Wil. 3,8 миллиарда лет (10 Gya): Формируется шаровое скопление NGC 2808: в первые 200 миллионов лет формируются три поколения звезд. 4,0 миллиарда лет (9,8 Gya): Формируется квазар 3C 9. Галактика Андромеды формируется в результате слияния галактик – начинает движение к столкновению с Млечным Путем. Возможно, формируется звезда Барнарда, красный карлик. Зарегистрирован всплеск Бетховена GRB 991216. Формируется Gliese 677 Cc, планета в обитаемой зоне своей звезды Gliese 667. 4,5 миллиарда лет (9,3 Gya): Интенсивное звездообразование в Андромеде, превращающее ее в яркую инфракрасную галактику. 5,0 миллиарда лет (8,8 Gya): Ранние звезды I популяции, или подобные Солнцу: с высокой степенью насыщения тяжелыми элементами появляются планетарные туманности, в которых затвердевают каменистые вещества – эти "ясли" приводят к формированию каменистых планет земного типа, лун, астероидов и ледяных комет. 5,1 миллиарда лет (8,7 Gya): Столкновение галактик: формируются спиральные рукава Млечного Пути, что приводит к периоду интенсивного звездообразования. 5,3 миллиарда лет (8,5 Gya): Формируется 55 Cancri B, "горячий Юпитер", первая планета, наблюдаемая в составе звездной системы. Формируется планетная система Kepler 11, самая плоская и компактная система, обнаруженная на сегодняшний день – Kepler 11 c считается гигантской планетой-океаном с атмосферой из водорода и гелия. 5,8 миллиарда лет (8 Gya): Формируется 51 Pegasi b, также известная как Веллерофон, первая планета, обнаруженная на орбите главной последовательности звезды. 5,9 миллиарда лет (7,9 Gya): Формируется планетная система HD 176051, известная как первая, наблюдаемая с помощью астрометрии. 6,0 миллиарда лет (7,8 Gya): Многие галактики, такие как NGC 4565, становятся относительно стабильными – эллиптические галактики образуются в результате столкновений спиральных галактик, некоторые из которых, такие как IC 1101, чрезвычайно массивны. 6,0 миллиарда лет (7,8 Gya): Вселенная продолжает организовываться в более крупные и широкие структуры. Великие стены, листы и нити, состоящие из скоплений и сверхскоплений галактик, и пустоты кристаллизуются. То, как происходит эта кристаллизация, остается предметом предположений. Вполне возможно, что формирование сверхструктур, таких как Великая стена Геркулеса-Короны Бореалис, могло произойти гораздо раньше, возможно, примерно в то же время, когда начали появляться галактики. В любом случае наблюдаемая Вселенная становится более современной. 6,2 миллиарда лет (7,7 Gya): Формируется 16 Cygni Bb, первый газовый гигант, наблюдаемый на орбите одиночной звезды в тройной звездной системе – луны на орбите считаются обладающими пригодными для жизни свойствами или, по крайней мере, способными поддерживать воду. 6,3 миллиарда лет (7,5 Gya, z=0,94): Зарегистрирован GRB 080319B, самый дальний гамма-всплеск, видимый невооруженным глазом. В галактике Sagittarius Dwarf Elliptical формируется Терзан 7, шаровое скопление, богатое металлами. 6,5 миллиарда лет (7,3 Gya): Формируется планетная система HD 10180 (больше, чем системы 55 Cancri и Kepler 11). 6,9 миллиарда лет (6,9 Gya): Формируется оранжевый гигант Арктур. 7,64 миллиарда лет (6,16 Gya): Формируется планетная система Mu Arae: из четырех планет, вращающихся вокруг желтой звезды, Mu Arae c является одной из первых земных планет, наблюдаемых с Земли. 7,8 миллиарда лет (6,0 Gya): Формируется близнец Земли, Kepler 452b, вращающийся вокруг своей звезды Kepler 452. 7,98 миллиарда лет (5,82 Gya): Формируется Мира или Омикрон Кита, двойная звездная система. Формируется система Альфа Центавра, ближайшая к Солнцу звездная система. Формируется GJ 1214 b, или Gliese 1214 b, потенциальная планета, подобная Земле. 8,2 миллиарда лет (5,6 Gya): Формируется Тау Кита, ближайшая желтая звезда: пять планет в конечном итоге эволюционируют из ее планетарной туманности, вращаясь вокруг звезды – Тау Кита e считается планетой с потенциалом для жизни, поскольку она вращается на горячем внутреннем крае обитаемой зоны звезды...

Ускорение

8,8 миллиардов лет (5 Гиа, z = 0,5): Ускорение: начинается эпоха доминирования темной энергии, после эпохи доминирования материи, в течение которой космическое расширение замедлялось. 8,8 миллиардов лет (5 Гя): формируется рассеянное звездное скопление Мессье 67: подтверждено существование трех экзопланет, обращающихся вокруг звезд в скоплении, включая двойника Солнца. 9,0 миллиардов лет (4,8 Гя): формируется Лаланд 21185, красный карлик в созвездии Большой Медведицы. 9,13 миллиардов лет (4,67 Гя): формируется Проксима Центавра, завершая тройную систему Альфа Центавра.

Эпохи формирования Солнечной системы

9,2 миллиарда лет (4,6–4,57 Gya): Первобытная сверхновая, возможно, спровоцировала формирование Солнечной системы. 9,2318 миллиарда лет (4,5682 Gya): Формируется Солнце – планетарная туманность начинает аккрецию планет. 9,23283 миллиарда лет (4,56717–4,55717 Gya): Четыре юпитерианские планеты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) эволюционируют вокруг Солнца. 9,257 миллиарда лет (4,543–4,5 Gya): Солнечная система из восьми планет, четыре земных (Меркурий, Венера, Земля, Марс) эволюционируют вокруг Солнца. В результате аккреции многие небольшие планеты формируют орбиты вокруг прото-Солнца, некоторые с конфликтующими орбитами – начинается Поздняя Тяжелая Бомбардировка. На Земле начинаются Прекембрийский суперон и Хадейский эон. На Марсе начинается Преноахийская эра. На Меркурии начинается Толстоевский период – крупный планетоид сталкивается с Меркурием, лишая его внешней оболочки первоначальной коры и мантии, обнажая ядро планеты – содержание железа в Меркурии особенно высоко. Многие из галилеевых спутников могли сформироваться в это время, включая Европу и Титан, которые в настоящее время могут быть пригодны для существования какой-либо формы жизни. 9,266 миллиарда лет (4,533 Gya): Формирование системы Земля-Луна после гигантского удара гипотетического планетоида Тейя (планеты). Гравитационное притяжение Луны помогает стабилизировать колеблющуюся ось вращения Земли. На Луне начинается Преднектарийский период. 9,271 миллиарда лет (4,529 Gya): Крупное столкновение с планетоидом размером с Плутон формирует марсианскую дихотомию на Марсе – образование Северного полярного бассейна Марса. 9,3 миллиарда лет (4,5 Gya): Солнце становится звездой главной последовательности желтого цвета: формируются облако Оорта и пояс Койпера, из которых поток комет, таких как комета Галлея и Хейла-Боппа, начинает проходить через Солнечную систему, иногда сталкиваясь с планетами и Солнцем. 9,396 миллиарда лет (4,404 Gya): Жидкая вода, возможно, существовала на поверхности Земли, вероятно, из-за парникового эффекта, вызванного высоким уровнем метана и углекислого газа в атмосфере. 9,4 миллиарда лет (4,4 Gya): Формируется Kepler-438 b, одна из наиболее похожих на Землю планет, из протопланетного туманности, окружающей ее родительскую звезду. 9,5 миллиарда лет (4,3 Gya): Массивное метеоритное воздействие создает бассейн Айткена на Южном полюсе Луны – огромная цепь гор, расположенная на южной лунной конечности, иногда называемая "горами Лейбница", формируется. 9,6 миллиарда лет (4,2 Gya): Тарсис – обширная область вулканизма, активизируется на Марсе – исходя из интенсивности вулканической активности на Земле, магмы Тарсис могли создать атмосферу в 1,5 бар и глобальный слой воды глубиной 120 м, усиливая парниковый эффект в климате и пополняя марсианский водоносный горизонт. Возраст самых старых образцов лунных морей. 9,7 миллиарда лет (4,1 Gya): Резонанс в орбитах Юпитера и Сатурна перемещает Нептун в пояс Койпера, вызывая нарушения среди астероидов и комет. В результате Поздняя Тяжелая Бомбардировка обрушивается на внутреннюю Солнечную систему. Кратер Гершеля формируется на Мимасе (спутнике Сатурна). Метеоритное воздействие создает равнину Геллас на Марсе, самую большую однозначную структуру на планете. Ансерис Монс – изолированный массив (гора) в южных высокогорьях Марса, расположенный на северо-восточной окраине равнины Геллас, поднимается в результате метеоритного удара. 9,8 миллиарда лет (4 Gya): HD 209458 b, первая планета, обнаруженная по методу транзита, формируется. Мессье 85, линзовидная галактика, разрушается в результате взаимодействия галактик: сложная внешняя структура из оболочек и волн. Галактики Андромеды и Треугольника испытывают близкое сближение – высокий уровень звездообразования в Андромеде, в то время как внешний диск Треугольника искажается. 9,861 миллиарда лет (3,938 Gya): Основной период ударов на Луне: формируется Море Дождей. 9,88 миллиарда лет (3,92 Gya): Бассейн Нектарис формируется в результате крупного удара: выбросы из Нектариса образуют верхнюю часть густо кратерированных лунных нагорий – на Луне начинается Нектарийский период. 9,9 миллиарда лет (3,9 Gya): Кратер Толстой формируется на Меркурии. На Меркурии формируется бассейн Калорис, что приводит к созданию "Странной Местности" – сейсмическая активность вызывает вулканическую активность по всему Меркурию. Кратер Рембрандт формируется на Меркурии. На Меркурии начинается Калорийский период. Равнина Аргир формируется в результате удара астероида на Марс: окружена грубыми массивами, которые образуют концентрические и радиальные узоры. 9,95 миллиарда лет (3,85 Gya): Начало Позднего Имбрийского периода на Луне. Первое появление материалов KREEP Mg Процеларума. 9,96 миллиарда лет (3,84 Gya): Формирование бассейна Ориентале в результате удара астероида на лунной поверхности – столкновение вызывает волны в коре, в результате чего образуются три концентрические окружности, известные как Montes Rook и Montes Cordillera. 10 миллиардов лет (3,8 Gya): В результате Поздней Тяжелой Бомбардировки на Луне, большие расплавленные впадины доминируют на лунной поверхности – начинается крупный период лунного вулканизма (до 3 млрд лет). На Земле начинается Архейский эон. 10,2 миллиарда лет (3,6 Gya): Формируется Альба Монс на Марсе, самый большой вулкан по площади. 10,4 миллиарда лет (3,5 Gya): Самые ранние следы жизни на Земле (строматолиты). 10,6 миллиарда лет (3,2 Gya): На Марсе начинается Амазонский период: марсианский климат становится таким, как сейчас: грунтовые воды, хранящиеся в верхней коре (мегареголите), начинают замерзать, образуя толстую криосферу, перекрывающую более глубокую зону жидкой воды – сухие льды, состоящие из замороженного углекислого газа, образуются. На Луне начинается Эратостенийский период: основным геологическим фактором на Луне становятся удары метеоритов. 10,8 миллиарда лет (3 Gya): Формируется бассейн Бетховена на Меркурии – в отличие от многих бассейнов аналогичного размера на Луне, Бетховен не имеет многоколецкого строения, и выбросы погребают край кратера и едва видны. 11,2 миллиарда лет (2,5 Gya): Начинается протерозой. 11,6 миллиарда лет (2,2 Gya): Последний великий тектонический период в геологической истории Марса: формируется Долина Маринер, крупнейший каньонный комплекс в Солнечной системе – хотя есть предположения о термокарстовой активности или даже водной эрозии, предполагается, что Долина Маринер является разломом.