126. Эпоха лептонов и «отрыв» реликтовых нейтрино

Эпоха лептонов (1 – 10 с). Вселенная состоит преимущественно из положительных и отрицательных мюонов, нейтрино и антинейтрино, позитронов и электронов, а нуклоны сравнительно редки. По мере дальнейшего расширения Вселенной происходит аннигиляция мюонов, а также электронов и позитронов. Когда плотность Вселенной уменьшается до 10⁷ г/см³, вещество становится прозрачным для нейтрино (т. е. прекращается взаимодействие нейтрино и частиц вещества), и происходит «отрыв» нейтрино. В настоящее время тепловые энергии таких реликтовых нейтрино значительно уменьшились и стали соответствовать температуре около 2 К.

127. Эпоха излучения и нуклеосинтез.

Эпоха излучения (10 с – 380 000 лет). Примерно через 10 с после Большого взрыва температура падает до 10¹⁰К, и начинается эпоха излучения. На этом этапе по численности преобладают фотоны, которые ещё взаимодействуют с веществом (т.е. вещество ещё непрозрачно для излучения), а также нейтрино, которые уже оторвались от вещества. По истечении около 100 с после Большого взрыва начинаются первые процессы нуклеосинтеза. Некоторая часть протонов успевает соединиться с нейтронами и образовать ядра гелия. В них перешло около 10% общего числа протонов. В течение следующих 380000 лет происходит активный нуклеосинтез гелия, дейтерия, лития-7. Практически весь гелий, существующий во Вселенной в настоящее время, образовался именно в эту эпоху.

что является важным аргументом в пользу теории «Горячей Вселенной».

128. Рекомбинация водорода и отрыв излучения от вещества

Вещество начинает доминировать над излучением (70 000 лет), что приводит к изменению режима расширения Вселенной. В конце эпохи (380 000 лет) происходит рекомбинация водорода и Вселенная становится прозрачной для фотонов теплового излучения. Температура Вселенной составляет около 3000 К, и наступает эпоха вещества. С этого момента фотоны перестали рассеиваться теперь уже нейтральными атомами и смогли свободно перемещаться в пространстве, практически не взаимодействуя с веществом. Наблюдаемая сфера, соответствующая данному моменту, называется поверхностью последнего рассеяния. Это — самый удалённый объект, который можно наблюдать в электромагнитном спектре. В результате дальнейшего остывания этого (реликтового) излучения за счёт красного смещения, его температура снизилась и сейчас составляет 2,725 К.

129. Реионизация водорода

Спустя примерно 150 млн. лет после Большого взрыва начинается формирование первых звёзд, квазаров, галактик, скоплений и сверхскоплений галактик. Образование межзвёздного газопылевого облака, давшего начало Солнечной системе связывают с истечением примерно 8,9 млрд. лет после Большого взрыва (4,8 млрд. лет назад). Формирование планет Солнечной системы началось спустя ещё 200 млн. лет (4,6 млрд. лет назад).

130. Звуковые волны в ранней Вселенной

Слабые неоднородности с размером меньше джинсовой длины являются звуковыми волнами, распространяющимися на фоне расширяющейся Вселенной. Расширение неоднородности с повышенной плотностью отстает от расширения Вселенной. Рано или поздно расширение сгустка останавливается, он начинает сжиматься и в итоге образует гравитационно связанную систему. Поскольку Вселенная расширяется, её параметры, в т. ч. скорость звука и средняя плотность, меняются со временем. В частности, до рекомбинации во всех движениях принимали участие и свет и вещество, которые были тесно связаны друг с другом. В эту эпоху упругость среды определялась светом; а скорость звука была почти равна скорости света: . Поэтому джинсова длина была только чуть меньше размера космического горизонта. Все сгущения, помещавшиеся до рекомбинации в пределы горизонта видимости, были звуковыми волнами. После рекомбинации вещество стало прозрачным, все фотоны покинули сгущения, что привело к резкому снижению упругости среды и, следовательно, уменьшению джинсовой длины. Даже сгущения с массами около миллиона масс Солнца смогли начать сжиматься (на фоне общего расширения среды), и только тогда начался процесс формирования структуры Вселенной. Таким образом, наша Галактики, как и другие галактики, а также скопления и сверхскопления галактик, когда-то были звуком.