La teoria del Big Bang sull'origine dell'universo è un risultato logico della scoperta dell'astronomo Edwin Hubble che l'universo si sta espandendo. Se l'espansione potesse essere invertita, l'intero universo, a un certo punto nel tempo, si contrae in un singolo punto nello spazio. Gli scienziati hanno dedotto le condizioni e la temperatura dell'universo in un momento infinitamente vicino a questa singolarità basata sulle osservazioni dell'universo presente.

La singolarità primordiale

Una singolarità è una regione dello spazio-tempo in cui la materia è schiacciata così strettamente insieme che le leggi gravitazionali spiegate dalla relatività generale si disgregano. In una singolarità, il volume dello spazio è zero e la sua densità è infinita. Un altro modo per dire questo è che la curvatura dello spazio-tempo è infinita. Gli scienziati credono che una singolarità esista al centro di un buco nero, che si verifica quando un sole super-massiccio raggiunge la fine della sua vita e implode. La relatività generale richiede anche che una singolarità debba esistere all'inizio di un universo in espansione.

The Big Bang

Il big bang è l'istante in cui la singolarità primordiale diventa l'universo. Sulla base delle osservazioni di oggetti distanti e delle misurazioni della radiazione di fondo cosmica, gli scienziati hanno dedotto la temperatura al tempo di Planck, che è di 10 milioni di trilioni di trilioni di trilioni di secondo. In quel momento, la temperatura era di 100 milioni di trilioni di miliardi di Kelvin (180 milioni di trilioni di miliardi di gradi Fahrenheit). L'universo subì un periodo di espansione accelerata che terminò ben prima che fosse trascorso un secondo. A questo punto, si era raffreddato a una temperatura di 100 miliardi di kelvin (180 miliardi di gradi Fahrenheit).

I primi momenti della storia

Circa un secondo dopo il big bang, l'universo era circa 400.000 volte più denso dell'acqua, e la temperatura era di 10 miliardi di kelvin. La materia consisteva principalmente di protoni e neutroni. Dopo 13,8 secondi, la temperatura era scesa a 3 miliardi di kelvin, e tre minuti e 45 secondi dopo era scesa a 1 miliardo di kelvin. A questo punto, i neutroni e i protoni iniziarono a formare nuclei di elio. I primi atomi non si formarono fino a 700.000 anni dopo il big bang. A quel punto, la temperatura era scesa a diverse migliaia di kelvin, che era abbastanza fredda per protoni ed elettroni per formare atomi di idrogeno.

Confermando la teoria

Oltre alla scoperta di Hubble che l'universo si sta espandendo, che ha portato allo sviluppo della teoria del big bang, in primo luogo, ci sono altri due motivi per accettare la teoria. Uno è che prevede che l'elio formatosi al momento del big bang dovrebbe rappresentare il 25% della massa dell'universo, che è ciò che osservano gli astrofisici. L'altro è che prevede che la temperatura della radiazione di fondo cosmica - il bagliore del big bang - dovrebbe essere di 3 gradi sopra lo zero assoluto e anche le osservazioni lo hanno confermato.