1.3. Структурная организация Вселенной

После завершения рекомбинации возникла так называемая водородно-гелиевая Вселенная. Она содержала смесь трех почти не взаимодействовавших структур: барионного вещества (атомы водорода и гелия), лептонов (нейтрино и антинейтрино) и фотонов (реликтовое излучение). Дальнейшее нарастание сложности вещества в этих условиях уже не могло обеспечить ни одно из фундаментальных взаимодействий. Казалось бы, наступил кризис развития и остался один путь – назад, к состоянию термодинамического равновесия.

Однако этого не произошло, Вселенная скачкообразно перешла в качественно новое состояние. Вследствие флуктуаций плотности и проявления гравитационной неустойчивости произошло образование локальных сгустков вещества, находящегося в неравновесном состоянии по отношению к окружающей среде. С точки зрения теории самоорганизации Вселенная на рубеже рекомбинации обладала необходимыми признаками неравновесности, способными в определенных условиях привести к ее неустойчивости. Нарушение симметрии между веществом и антивеществом, веществом и излучением подготовило условия для начала нового этапа эволюции. Важную роль на этой стадии сыграло также нарушение симметрии между различными физическими взаимодействиями. Считается, что нарушение существовавшей симметрии между гравитационным и сильным взаимодействиями, приведшее к освобождению гравитационных сил, обеспечило образование крупномасштабных космических структур – галактик и их скоплений. Нарушение же симметрии между электромагнитным и слабым взаимодействиями стало условием так называемой микроэволюции Вселенной, т. е. дальнейшего нуклеосинтеза, химической, а затем и биологической эволюции.

Таким образом, за стадией рекомбинации последовал период структурной организации Вселенной. Согласно «горячей» модели, галактики образовались из гигантских газовых облаков, в которых происходило интенсивное движение потоков вещества, в том числе со сверхзвуковыми скоростями. Сталкиваясь, эти потоки создавали ударные волны (скачки уплотнения). Кроме того, ударные волны возникали в результате мощных электрических разрядов. При взаимодействии с ударными волнами газовые потоки приобретали вихревой характер, что в конечном итоге определило спиралевидную структуру большинства образовавшихся галактик. Такой газодинамический механизм вихреобразования позволяет объяснить феномен формирования спиралевидных структур, а проведенные на его основе расчеты скорости вращения захваченного вихрем вещества хорошо согласуются с наблюдаемыми скоростями вращения спиральных галактик вокруг своих центров масс, которые имеют порядок 100 км/с.

Наряду с гравитационными силами и газодинамическими процессами в формировании крупномасштабных структур участвовали также электромагнитные и магнитогидродинамические процессы. Поэтому речь следует вести о комбинированном воздействии всех этих факторов. Образовавшиеся локальные области протогалактик с повышенной плотностью вещества под действием своего гравитационного поля продолжали сжиматься, теряя при этом энергию. В центре области формировалось уплотненное ядро, состоящее из водорода и гелия. Продолжающееся возрастание плотности и температуры в нем приводило к ионизации атомов и возникновению условий для протекания термоядерных реакций.

Этот процесс, начавшийся примерно через 500 миллионов лет после «Большого взрыва», продолжался около 100 миллионов лет. Затем последовал этап образования звезд следующего поколения, длившийся около миллиарда лет.