Big Bang adalah suatu peristiwa yang menyebabkan pembentukan alam semesta, menurut teori kosmologi yang berlaku awal perkembangan alam semesta (dikenali sebagai teori Big Bang atau Big Bang model). Menurut model Big Bang, alam semesta, awalnya dalam keadaan sangat panas dan padat yang berkembang pesat, sejak disejukkan dengan memperluaskan ke negara dicairkan ini, dan terus berkembang hari ini. Berdasarkan pengukuran terbaik yang terdapat pada 2010 [update], keadaan sebenar alam semesta ada sekitar 13,7 bilion tahun yang lalu,yang sering disebut sebagai waktu ketika Big Bang terjadi. Teori ini adalah penjelasan yang paling komprehensif dan tepat disokong oleh bukti saintifik dan pemerhatian.
Georges Lemaitre mencadangkan apa yang dikenali sebagai teori Big Bang tentang asal-usul alam semesta, meskipun ia menyebutnya "hipotesis daripada atom purba" nya. Rangka untuk model ini bergantung pada relativiti umum Albert Einstein dan menyederhanakan andaian (seperti homogenitas dan isotropi ruangan). Persamaan pengatur telah dirumuskan oleh Alexander Friedmann. Setelah Edwin Hubble pada tahun 1929 mendapati bahawa jarak ke galaksi jauh umumnya proporsional dengan redshifts mereka, seperti yang disarankan oleh Lemaitre pada tahun 1927, kajian ini diambil untuk menunjukkan bahawa semua galaksi yang sangat jauh dan kumpulan mempunyai kelajuan jelas langsung menjauh dari sudut pandang kita : semakin jauh pergi, semakin tinggi kelajuan jelas Jika jarak antara cluster galaksi meningkat hari ini, semua pastilah lebih dekat bersama di masa lalu .. Idea ini telah dipertimbangkan secara terperinci kembali pada waktunya untuk kepadatan dan suhu ekstrim, dan akselerator zarah besar telah dibina untuk percubaan dan menguji keadaan seperti itu, sehingga dalam pengesahan signifikan teori, tetapi ini akselerator memiliki kemampuan terhad untuk menyiasat menjadi seperti rejim tenaga yang tinggi. Tanpa bukti yang berkaitan dengan segera awal pengembangan, teori Big Bang tidak boleh dan tidak memberikan penjelasan untuk sebuah keadaan awal, melainkan menggambarkan dan menjelaskan evolusi umum alam semesta sejak saat itu. Para kelimpahan diamati dari unsur-unsur cahaya turun kosmos erat sesuai dengan ramalan dikira untuk pembentukan unsur-unsur daripada proses nuklear dalam berkembang pesat dan pendinginan minit pertama alam semesta, sebagai logik dan kuantitatif terperinci menurut nukleosintesis Big Bang.
Fred Hoyle dikreditkan dengan coining istilah Big Bang saat siaran radio 1949. Hal ini popular dilaporkan bahawa Hoyle, yang disukai seorang "steady state" alternatif model kosmologi, dimaksudkan ini untuk merendahkan, tapi Hoyle secara jelas membantah hal ini dan mengatakan itu hanya gambar mencolok dimaksudkan untuk menyoroti perbezaan antara kedua-dua model. Hoyle kemudian membantu cukup dalam usaha untuk memahami nukleosintesis bintang, pusat nuklear untuk membina unsur-unsur yang lebih berat tertentu dari yang ringan. Setelah penemuan sinaran latar belakang gelombang mikro kosmik pada tahun 1964, dan terutama ketika spektrum (iaitu, jumlah radiasi yang diukur pada panjang gelombang masing-masing) dijumpai berpadanan dengan radiasi terma dari sebuah benda hitam, kebanyakan saintis telah cukup yakin dengan bukti bahawa beberapa versi senario Big Bang pasti terjadi.
Universe Big Bang
Umur:alam semesta
Timeline:dari Big Bang
Ultimate nasib alam semesta:Awal alam semesta
Inflasi:Nukleosintesis
GWB:Neutrino latar belakang ·
Cosmic microwave background
Pergeseran merah Hubble · undang-undang
Metrik perluasan ruangan
Persamaan Friedmann
FLRW metrik
Bentuk Alam Semesta
Struktur pembentukan
Reionization
Galaxy pembentukan
Skala besar struktur
Galaxy filamen
Lambda-CDM model
Tenaga gelap · Kandungan gelap
Timeline teori kosmologi
Masa depan alam semesta yang mengembang
Kosmologi pengamatan
2dF · SDSS
COBE · BOOMERANG · WMAP · Planck
Rencana utama: Sejarah teori Big Bang
Lihat juga: Garis masa kosmologi dan Sejarah astronomi
Teori Big Bang dikembangkan dari pemerhatian struktur alam semesta dan dari pertimbangan teoritis. Pada tahun 1912 Vesto Slipher mengukur pergeseran Doppler pertama dari "nebula spiral" (uli nebula merupakan istilah usang untuk galaksi spiral), dan akan mendapati bahawa hampir semua nebula seperti itu menjauh dari Bumi. Dia tidak memahami implikasi kosmologi fakta ini, dan memang pada saat itu sangat kontroversi apakah atau tidak nebula ini adalah "pulau jagad" di luar Bima Sakti kita.Sepuluh tahun kemudian, Alexander Friedmann, seorang Rusia kosmologi dan matematik, diturunkan persamaan Friedmann dari persamaan Albert Einstein relativiti umum, menunjukkan bahawa alam semesta mungkin berkembang di kontras dengan model alam semesta statik yang dianjurkan oleh Einstein pada saat itu. Pada tahun 1924, Edwin Hubble pengukuran jarak besar ke nebula spiral terdekat menunjukkan bahawa sistem ini memang galaksi lain. Bebas yang berasal persamaan Friedmann's pada tahun 1927, Georges Lemaitre, seorang ahli fizik Belgium dan imam Katolik Rom, mencadangkan bahawa kemelesetan disimpulkan dari nebula tersebut disebabkan perluasan alam semesta.
Pada tahun 1931 Lemaitre lebih jauh dan menyarankan bahawa pengembangan terbukti dalam masa ke depan menghendaki Semesta dikontrak berundur dalam masa, dan akan terus melakukannya sampai bisa kontrak tidak lebih jauh, membawa semua massa alam semesta menjadi satu titik, sebuah " atom purba "di mana dan bila-bila kain ruang dan waktu datang ke dalam kewujudan.
Mulai tahun 1924, Hubble susah payah mengembangkan siri penunjuk jarak, pendahulu tangga jarak kosmik, dengan menggunakan teleskop (2,500 mm) 100-inci di Mount Wilson Hooker Balai Cerap. Hal ini membolehkan dia untuk menganggarkan jarak ke galaksi yang redshifts sudah diukur, kebanyakan oleh Slipher. Pada tahun 1929, Hubble menemui korelasi antara jarak dan kelajuan kemelesetan-sekarang dikenali sebagai undang-undang Hubble Lemaitre miliki. Sudah menunjukkan bahawa ini diharapkan, mengingat Prinsip kosmologi.
penggambaran Artis daripada pengumpulan data satelit WMAP untuk membantu para saintis memahami BangDuring Besar tahun 1930-an idea-idea yang lain dicadangkan sebagai kosmologi non-standard untuk menjelaskan pemerhatian Hubble, termasuk model Milne, yang berosilasi Universe (awalnya dicadangkan oleh Friedmann, tetapi menganjurkan oleh Albert Einstein dan Richard Tolman) dan hipotesis lelah cahaya Fritz Zwicky's.
Selepas Perang Dunia II, dua kemungkinan yang berbeza muncul. Salah satunya adalah negara stabil Fred Hoyle's model, dimana hal baru akan dicipta sebagai Semesta tampaknya berkembang. Dalam model ini, alam semesta kira-kira sama pada setiap titik masa. Yang lain adalah Lemaitre kesemua teori Big Bang, [Nota 1] disokong dan dikembangkan oleh George Gamow, yang memperkenalkan nukleosintesis big bang (BBN) dan yang persatuan, Ralph Alpher dan Robert Herman, dianggarkan latar belakang radiasi gelombang mikro kosmik (CMB) Ironisnya., itu Hoyle yang telah mencipta istilah yang kemudian diterapkan pada teori Lemaitre itu, merujuk sebagai "idea ini big bang" selama BBC Radio siaran Mac 1949. [Nota 2] Untuk sementara ini, sokongan telah terbahagi antara kedua-dua teori. Akhirnya, bukti pemerhatian, terutama dari jumlah radio sumber, mulai nikmat terkini. Penemuan dan pengesahan dari radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik pada tahun 1964 [28] dijamin Big Bang sebagai teori terbaik tentang asal-usul dan evolusi kosmos. Banyak karya saat ini dalam kosmologi merangkumi memahami bagaimana galaksi terbentuk dalam konteks Big Bang, pemahaman fizik dari alam semesta di masa lalu dan sebelum ini, dan rekonsiliasi pemerhatian dengan teori asas.
langkah besar dalam kosmologi Big Bang telah dilakukan sejak tahun 1990-an sebagai akibat dari kemajuan besar dalam teknologi teleskop dan analisis data berlimpah dari satelit seperti COBE, Teleskop luar angkasa Hubble dan WMAP kosmologi. sekarang memiliki ukuran yang cukup tepat dan tepat dari banyak parameter model Big Bang, dan telah membuat penemuan yang tak terduga bahawa peluasan alam semesta tampaknya mempercepatkan.
Gambaran keseluruhan
Timeline dari Big Bang
Rencana utama: Timeline dari Big Bang
Sebuah timeline grafik terdapat di
Grafik timeline dari Big Bang
Ekstrapolasi perluasan alam semesta berundur dalam masa menggunakan relativiti umum menghasilkan kepadatan tak terbatas dan suhu pada masa yang terhad di masa lalu. singulariti ini isyarat keruntuhan relativiti umum. Seberapa dekat kita boleh meramalkan kemungkinan terhadap singulariti ini diperdebatkan-jelas tidak lebih awal dari zaman Planck. Best awal, fasa padat itu sendiri disebut sebagai "Big Bang", [Nota 3] dan dianggap sebagai "kelahiran" Universe kita. Berdasarkan pengukuran dari pengembangan menggunakan Type supernova Ia, pengukuran fluktuasi suhu di latar belakang gelombang mikro kosmik, dan pengukuran fungsi korelasi galaksi, alam semesta memiliki usia yang dikira dari 13,73 ± 0120000000 tahun. Perjanjian ini tiga pengukuran bebas sangat menyokong model ΛCDM yang menjelaskan secara terperinci isi alam semesta.
Tahapan paling awal dari Big Bang dikenakan spekulasi banyak. Dalam model yang paling umum, alam semesta dipenuhi homogen dan isotropically dengan kepadatan tenaga yang sangat tinggi, suhu dan tekanan besar, dan sangat berkembang pesat dan pendinginan. Sekitar 10-37 detik ke pengembangan, sebuah peralihan fasa menyebabkan inflasi kosmik, selama Semesta tumbuh pesat. Setelah inflasi berhenti, Semesta terdiri daripada quark-gluon plasma, serta semua zarah asas yang lain. Suhu begitu tinggi sehingga gerak rawak zarah pada kelajuan relativistik, dan zarah-anti-pasangan dari semua jenis sedang terus-menerus diciptakan dan dihancurkan di pertembungan. Pada titik tertentu diketahui reaksi disebut baryogenesis melanggar pemuliharaan user baryon, mengarah ke kelebihan yang sangat kecil dari kuark dan lepton atas antiquarks dan antileptons-dari urutan satu bahagian dalam 30 juta. Hal ini mengakibatkan dominasi bahan atas Antijirim di alam semesta ini.
Semesta terus tumbuh dalam saiz dan penurunan suhu, maka tenaga khas masing-masing zarah mengalami penurunan. Simetri peralihan fasa melanggar menempatkan pasukan asas fizik dan parameter zarah asas ke dalam bentuknya yang sekarang mereka Setelah sekitar 10-11 saat, gambar menjadi kurang spekulatif, kerana drop zarah tenaga untuk nilai-nilai yang dapat dicapai dalam fizik zarah. percubaan. Pada sekitar 10-6 saat, quark dan gluon digabungkan untuk membentuk baryon, seperti proton dan neutron. Selisih lebih kecil dari quark atas antiquarks menyebabkan kelebihan kecil baryon atas antibaryons. Suhu sekarang tidak lagi cukup tinggi untuk membuat pasangan baru proton-antiproton (sama untuk neutron-antineutrons), sehingga akan diikuti pemusnahan massa, meninggalkan hanya satu di 1010 dari proton asli dan neutron, dan tidak ada anti-mereka. Sebuah proses serupa berlaku pada kira-kira 1 saat untuk elektron dan positron. Setelah annihilations, proton yang tersisa, neutron dan elektron tidak lagi bergerak relativistik dan kepadatan tenaga daripada alam semesta didominasi oleh foton (dengan sumbangan kecil dari neutrino).
Beberapa minit ke pengembangan, saat suhu sekitar satu bilion (seribu juta; 109; SI giga awalan-) Kelvin dan kepadatan itu tentang hawa, neutron digabungkan dengan proton untuk membentuk deuterium Semesta dan inti helium dalam proses yang disebut Big Bang nukleosintesis. Kebanyakan proton tetap tanpa gabungan sebagai inti hidrogen. Sebagai Universe disejukkan, massa sisa Kerapatan tenaga bahan datang untuk graviti mendominasi bahawa radiasi foton. Setelah sekitar 379.000 tahun, elektron dan inti digabungkan menjadi atom (sebahagian besar hidrogen), sehingga radiasi dipisahkan dari bahan-bahan dan terus melalui ruangan besar tanpa halangan. Sinaran ini peninggalan ini dikenali sebagai radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik.
Hubble Ultra Deep Field memaparkan galaksi dari era kuno ketika alam semesta masih muda, lebih padat, dan hangat menurut theory.Over Big Bang jangka masa yang panjang, daerah sedikit lebih padat dari bahan-bahan hampir merata graviti menarik terdekat dan bahan-bahan sehingga tumbuh bahkan lebih padat, membentuk awan gas, bintang, galaksi, dan struktur astronomi yang lain diamati hari ini. Keterangan daripada proses ini bergantung pada jumlah dan jenis bahan di alam semesta. Ketiga jenis yang mungkin bahan dikenali sebagai bahan gelap sejuk, panas bahan gelap dan bahan-bahan baryonik. Pengukuran terbaik (dari WMAP) menunjukkan bahawa bentuk dominan dari materi di alam semesta adalah bahan gelap sejuk. Dua yang lain jenis bahan membuat kurang dari 18% dari masalah ini di alam semesta.
garis Bebas bukti dari supernova Ia Jenis dan CMB menyiratkan bahwa saat ini alam semesta didominasi oleh suatu bentuk tenaga misteri yang dikenali sebagai tenaga gelap, yang tampaknya menembus semua ruang. Pengamatan menunjukkan 72% dari kepadatan tenaga total alam semesta saat ini adalah dalam bentuk ini. Ketika alam semesta masih sangat muda, ia kemungkinan diresapi dengan tenaga gelap, tetapi dengan sedikit ruang dan segalanya lebih dekat bersama-sama, graviti berada di atas angin, dan itu perlahan-lahan pengereman pengembangan. Tapi akhirnya, setelah banyak bilion tahun pengembangan, kelimpahan pertumbuhan tenaga gelap menyebabkan peluasan alam semesta untuk perlahan-lahan mulai mempercepat. Tenaga gelap dalam perumusan yang paling sederhana mengambil bentuk istilah pemalar kosmologi dalam persamaan medan Einstein relativiti umum, namun komposisi dan mekanisme tidak diketahui dan, lebih umum, butiran persamaannya negara dan hubungan dengan Model Standard fizik zarah terus diselidiki baik pengamatan dan secara teoritis.
Semua ini evolusi kosmik selepas zaman inflasi dapat dijelaskan ketat dan dimodelkan dengan model ΛCDM kosmologi, yang menggunakan kerangka bebas mekanik kuantum dan Relativiti Einstein. Seperti disebutkan di atas, tidak ada model disokong dengan baik menggambarkan tindakan sebelum 10-15 saat atau lebih. Rupanya sebuah teori bersepadu baru graviti kuantum diperlukan untuk memecah penghalang ini. Pemahaman ini awal era dalam sejarah alam semesta saat ini salah satu masalah terbesar yang belum terpecahkan dalam fizik.
Mendasari andaian
Teori Big Bang bergantung pada dua andaian utama: universalitas undang-undang-undang-undang fizik, dan Prinsip kosmologi. Prinsip kosmologi menyatakan bahawa pada skala besar alam semesta homogen dan isotropik.
Idea-idea ini pada asalnya diambil sebagai dalil, tapi hari ini ada usaha untuk menguji masing-masing. Misalnya, andaian pertama telah diuji oleh pengamatan menunjukkan bahawa kemungkinan penyimpangan terbesar dari struktur halus malar selama banyak usia alam semesta order 10-5 ujian yang ketat juga, Relativiti Umum telah berlalu. Pada skala dari tata surya dan bintang-bintang binari sementara ekstrapolasi untuk skala kosmologi telah diaktifkan oleh kejayaan empirik pelbagai aspek teori Big Bang. [nota 4]
Jika alam semesta skala besar muncul isotropik sebagai dilihat dari Bumi, prinsip kosmologi boleh diturunkan dari Prinsip Copernican sederhana, yang menyatakan bahawa tidak ada pilihan (atau khusus) pemerhati atau sudut pandang. Untuk tujuan ini, prinsip kosmologi telah disahkan untuk tahap 10-5 melalui pemerhatian dari CMB [nota 5]. Semesta telah diukur menjadi homogen pada skala terbesar pada tahap 10%.
FLRW metrik
Rencana utama: Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker pengembangan metrik dan Metric ruangan
Relativitas umum menggambarkan ruang-waktu oleh metrik, yang menentukan jarak yang terdekat mata berasingan. Mata, yang boleh galaksi, bintang, atau benda lain, mereka ditetapkan menggunakan koordinat grafik atau "grid" yang diletakkan di atas ruang-waktu semua. Prinsip kosmologi menyiratkan bahawa metrik harus homogen dan isotropik pada skala besar, yang unik single keluar Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker metrik (FLRW metrik). Metrik ini mengandungi sebuah faktor skala, yang menjelaskan bagaimana saiz perubahan alam semesta dengan waktu. Hal ini membolehkan pilihan yang selesa dari sebuah sistem koordinat yang akan dibuat, disebut comoving koordinat. Dalam sistem koordinat, grid mengembang bersama-sama dengan Semesta, dan benda-benda yang bergerak hanya kerana peluasan alam semesta tetap berada pada titik tetap di grid. Sementara mereka koordinat jarak (jarak comoving) tetap konstan, jarak fizikal di antara dua titik comoving seperti mengembang secara proporsional dengan faktor skala alam semesta.
Big Bang bukanlah letupan bahan bergerak ke luar untuk mengisi alam semesta kosong. Sebaliknya, ruang itu sendiri mengembang dengan masa di mana-mana dan meningkatkan jarak fizikal di antara dua titik comoving. Kerana FLRW metrik menganggap pengedaran seragam massa dan tenaga, itu berlaku untuk Semesta kita hanya pada konsentrasi skala-tempatan besar bahan-bahan seperti galaksi kita terikat graviti dan dengan demikian tidak mengalami perluasan skala besar ruangan.
Horizons
Rencana utama: cakrawala Cosmological
Sebuah ciri penting dari ruang-waktu Big Bang adalah adanya cakrawala. Kerana alam semesta memiliki usia yang terbatas, dan ditempuh cahaya pada kelajuan terhad, mungkin ada kejadian di masa lalu yang cahayanya tidak mempunyai masa untuk menghubungi kami. Ini meletakkan batas cakrawala masa lalu atau pada objek yang paling jauh yang dapat diamati. Sebaliknya, kerana ruang yang berkembang, dan objek jauh lebih surut yang lebih cepat, cahaya yang dipancarkan oleh kita hari ini mungkin tidak akan pernah "mengejar" untuk objek yang sangat jauh. Hal ini mentakrifkan cakrawala masa depan, yang menyekat peristiwa di masa depan bahawa kita akan mampu mempengaruhi. Kehadiran kedua-dua jenis cakrawala bergantung pada butiran model FLRW yang menjelaskan Universe kita. Pemahaman kami tentang alam semesta kembali ke zaman yang sangat awal menunjukkan bahawa ada cakrawala masa lalu, walaupun dalam prakteknya pandangan kami juga dibatasi oleh opacity dari alam semesta pada saat-saat awal. Jadi pandangan kami tidak boleh memanjangkan lebih lanjut berundur dalam masa, walaupun surut cakrawala di luar angkasa. Jika perluasan alam semesta terus mempercepatkan, ada cakrawala masa depan juga.
Bukti pengamatan
Jenis paling awal dan paling langsung bukti pengamatan adalah pengembangan Hubble-jenis dilihat dalam redshifts galaksi, pengukuran terperinci latar belakang gelombang mikro kosmik, kelimpahan unsur ringan (lihat Big Bang nukleosintesis), dan hari ini juga pembahagian skala besar dan evolusi yang nyata dari galaksi yang dijangka akan berlaku kerana pertumbuhan graviti struktur dalam teori standard. Ini kadang-kadang disebut "empat tiang teori Big Bang".
Hubble undang-undang dan perluasan ruang
Rencana utama: Undang-undang Hubble dan perluasan metrik ruangan
Lihat juga: mengukur jarak (kosmologi) dan faktor skala (alam semesta)
Pengamatan galaksi jauh dan quasar menunjukkan bahawa benda-benda adalah redshifted-cahaya yang dipancarkan dari mereka telah bergeser ke panjang gelombang yang lebih lama. Hal ini dapat dilihat dengan mengambil spektrum frekuensi objek dan pencocokan pola garis spektroskopi pembebasan atau garis penyerapan sesuai dengan atom dari unsur kimia berinteraksi dengan cahaya. Redshifts ini adalah seragam isotropik, teragih secara merata di antara objek-objek yang diamati di segala penjuru. Jika pergeseran merah ini ditafsirkan sebagai pergeseran Doppler, kelajuan recessional objek boleh dikira. Untuk beberapa galaksi, adalah mungkin untuk menganggarkan jarak melalui tangga jarak kosmik. Ketika kelajuan recessional diplot melawan jarak, hubungan linear dikenali sebagai undang-undang Hubble yang diamati.
Teori ini memerlukan hubungan v = HD untuk menahan setiap saat, di mana D adalah jarak comoving, v adalah kelajuan recessional, dan v, H, dan D berubah-ubah sebagai alam semesta mengembang (maka kita menulis H0 untuk menunjukkan saat ini Hubble "pemalar"). Untuk jarak jauh lebih kecil daripada saiz alam semesta diamati, pergeseran merah Hubble boleh dianggap sebagai pergeseran Doppler yang sesuai dengan kelajuan kemelesetan v. Namun, pergeseran merah bukan merupakan pergeseran Doppler yang benar, melainkan hasil peluasan alam semesta antara waktu cahaya itu dipancarkan dan waktu itu dikesan.
Bahawa ruang sedang mengalami perluasan metrik ditunjukkan dengan bukti pengamatan langsung Prinsip kosmologi dan Prinsip Copernican, yang bersama-sama dengan undang-undang Hubble tidak memiliki penjelasan lain. Astronomi redshifts sangat isotropik dan homogen, yang menyokong Prinsip kosmologi bahawa alam semesta tampak sama di segala arah, bersama-sama dengan bukti lain banyak. Jika redshifts adalah hasil dari suatu ledakan dari pusat jauh dari kita, mereka tidak akan begitu serupa dalam arah yang berbeza.
Pengukuran kesan daripada radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik pada dinamika sistem astrofisika jauh pada tahun 2000 membuktikan Prinsip Copernican, bahawa Bumi tidak dalam kedudukan sentral, pada skala kosmologi [nota 6] Sinaran dari Big Bang itu menunjukkan. hangat pada masa yang sebelumnya seluruh alam semesta. Seragam pendinginan dari latar belakang gelombang mikro kosmik selama berbilion-bilion tahun adalah dijelaskan hanya jika alam semesta mengalami perluasan metrik, dan tidak termasuk kemungkinan bahawa kita berada dekat pusat letupan unik.
Cosmic microwave background radiasi
Rencana utama: microwave radiasi latar belakang Cosmic
gambar WMAP dari latar belakang gelombang mikro kosmik radiationDuring beberapa hari pertama dari alam semesta, alam semesta ini dalam keseimbangan terma penuh, dengan foton terus-menerus dipancarkan dan diserap, memberikan sinaran spektrum hitam. Sebagai Semesta diperluas, itu disejukkan pada suhu di mana foton tidak lagi boleh dicipta atau dimusnahkan. Suhu masih cukup tinggi untuk elektron dan inti untuk tetap terikat, bagaimanapun, dan foton terus-menerus "tercermin" dari elektron bebas melalui proses yang disebut hamburan Thomson. Oleh itu, hamburan berulang, alam semesta awal kabur cahaya.
Bila suhu jatuh ke beberapa ribu, elektron Kelvin dan inti mula bergabung membentuk atom, sebuah proses yang dikenali sebagai rekombinasi. Kerana foton menyebarkan jarang daripada atom neutral, radiasi dipisahkan dari bahan-bahan ketika hampir semua elektron mempunyai direkombinasi, di zaman hamburan terkini, 379.000 tahun selepas Big Bang. Foton ini membentuk CMB yang diamati hari ini, dan pola yang diamati fluktuasi CMB adalah gambaran langsung dari alam semesta di awal zaman. Tenaga dari foton kemudian redshifted oleh pengembangan alam semesta, yang diawetkan spektrum hitam, tetapi disebabkan suhu turun, yang bererti bahawa foton sekarang jatuh ke daerah gelombang mikro daripada spektrum elektromagnet. Sinaran dianggap diamati di setiap titik di alam semesta, dan berasal dari segala penjuru dengan (hampir) intensitas yang sama.
Pada tahun 1964, Arno Penzias dan Robert Wilson sengaja menemukan radiasi latar belakang kosmik ketika melakukan pengamatan diagnostik menggunakan penerima gelombang mikro baru yang dimiliki oleh Bell Laboratories. penemuan mereka memberikan pengesahan substansial dari radiasi CMB-ramalan umum itu dijumpai isotropik dan konsisten dengan spektrum hitam sekitar 3 K-dan bernada keseimbangan pendapat dalam menyokong hipotesis Big Bang. Penzias dan Wilson dianugerahi Hadiah Nobel untuk penemuan mereka.
Latar belakang gelombang mikro kosmik spektrum diukur dengan instrumen Firas pada satelit COBE adalah spektrum tubuh yang paling-tepatnya diukur hitam di alam. Data mata dan bar kesalahan pada graf ini. Dikaburkan oleh curve.In teoritis 1989, NASA melancarkan satelit Cosmic Background Explorer (COBE), dan penemuan awal, dikeluarkan pada tahun 1990, konsisten dengan ramalan Big Bang mengenai CMB. COBE mencari suhu sisa 2,726 K dan pada tahun 1992 dikesan untuk pertama kalinya naik turun (anisotropi) di CMB, pada peringkat sekitar satu bahagian dalam 105 John C. Mather dan George Smoot. Nobel diberikan untuk mereka kepimpinan dalam pekerjaan ini. Selama berdekad-dekad berikutnya, anisotropi CMB telah diselidiki lebih lanjut oleh sejumlah besar percubaan darat dan belon. Pada tahun 2000-2001, beberapa percubaan, terutama BOOMERANG, dijumpai Semesta menjadi hampir spasial datar dengan mengukur saiz sudut khas (saiz di langit) dari anisotropi. (Lihat bentuk Semesta.)
Pada awal tahun 2003, hasil pertama dari Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) dibebaskan, menghasilkan apa yang pada saat itu nilai yang paling tepat untuk beberapa parameter kosmologi. pesawat luar angkasa ini juga dibantah beberapa model khusus inflasi kosmik, tetapi hasilnya konsisten dengan teori inflasi pada umumnya, [30] menegaskan juga bahawa neutrino kosmik lautan meresapi alam semesta, bukti jelas bahawa bintang-bintang pertama mengambil lebih daripada setengah -bilion tahun untuk mencipta kabut kosmik. Sebuah roket jarak baru bernama Planck, dengan tujuan WMAP sama, dilancarkan pada Mei 2009. Hal ini diharapkan dapat segera memberikan bahkan pengukuran lebih tepat dari anisotropi CMB. Banyak eksperimen tanah-dan belon yang berpusat lain juga sedang berjalan; melihat eksperimen Cosmic microwave background.
Sinaran latar belakang adalah sangat halus, yang disajikan masalah di pengembangan konvensional akan bererti bahawa foton datang dari arah bertentangan di langit datang dari daerah yang belum pernah kenalan dengan satu sama lain. Penjelasan terkemuka untuk ini jauh mencapai keseimbangan adalah bahawa Alam Semesta mempunyai tempoh yang singkat pengembangan eksponen yang cepat, yang disebut inflasi. Ini akan mempunyai kesan memandu selain daerah yang telah di keseimbangan, sehingga semua alam semesta diamati berasal dari wilayah diequilibrasi sama.
Kelimpahan unsur-unsur primordial
Rencana utama: Big Bang nukleosintesis
Menggunakan model Big Bang adalah mungkin untuk mengira kepekatan helium-4, helium-3, deuterium dan litium-7 di alam semesta lain nisbah dengan jumlah hidrogen biasa, H.Semua kelimpahan bergantung pada satu parameter, nisbah foton untuk baryon, yang itu sendiri dapat dihitung secara bebas daripada struktur terperinci fluktuasi CMB. Nisbah diprediksi (oleh massa, bukan dengan angka) adalah sekitar 0,25 untuk 4HE / H, sekitar 10-3 untuk 2H / H, sekitar 10-4 untuk 3He / H dan sekitar 10-9 untuk 7Li / H.
Para kelimpahan diukur semua setuju sekurang-kurangnya kasar dengan yang diramalkan dari nilai tunggal dari baryon-nisbah-foton. Perjanjian ini sangat baik untuk deuterium, dekat tetapi secara rasmi discrepant untuk 4HE, dan faktor dari dua mati untuk 7Li, dalam dua kes terkini terdapat ketidakpastian substansial sistematik. Walaupun demikian, konsistensi umum dengan kelimpahan diprediksi oleh BBN bukti kuat untuk Big Bang, sebagai teori adalah penjelasan hanya dikenali untuk kelimpahan relatif unsur cahaya, dan hampir tidak mungkin untuk "tune" Big Bang untuk menghasilkan lebih banyak atau kurang dari 20-30% helium. Memang tidak ada alasan yang jelas di luar Big Bang yang, misalnya, Universe muda (iaitu, sebelum pembentukan bintang, sebagaimana yang ditentukan dengan mempelajari bahan-bahan yang seharusnya bebas dari produk nukleosintesis bintang) mesti mempunyai helium lebih dari deuterium deuterium atau lebih daripada 3He, dan pada nisbah malar, juga.
Galactic evolusi dan pengedaran
Rencana utama: Struktur skala besar kosmos, Struktur formasi, dan pembentukan Galaxy dan evolusi
Pandangan panorama langit dekat-inframerah turun mendedahkan pengedaran galaksi luar Bima Sakti. Galaksi diberi kod warna oleh redshift.Detailed pengamatan morfologi dan pengedaran galaksi dan quasar memberikan bukti kuat bagi Big Bang. Sebuah kombinasi pemerhatian dan teori menunjukkan bahawa quasar pertama dan galaksi terbentuk sekitar satu bilion tahun selepas Big Bang, dan sejak itu struktur yang lebih besar telah membentuk, seperti cluster galaksi dan superkluster. Populasi bintang telah penuaan dan berkembang, sehingga galaksi jauh (yang diamati saat mereka berada di alam semesta awal) yang muncul sangat berbeza dari galaksi berhampiran (diamati dalam keadaan yang lebih baru). Selain itu, galaksi yang dibentuk baru-baru ini muncul sangat berbeza dari galaksi terbentuk pada jarak serupa tapi tak lama selepas Big Bang. Pengamatan ini hujah yang kuat terhadap model mapan. Pengamatan bintang, galaksi pembentukan dan pengedaran Quasar dan struktur yang lebih besar sesuai dengan hasil simulasi Big Bang pembentukan struktur di alam semesta dan membantu untuk menyelesaikan butiran dari teori.
Baris lain bukti
Setelah kontroversi beberapa, usia alam semesta seperti yang dianggarkan dari pengembangan Hubble dan CMB sekarang dalam perjanjian yang baik dengan (misalnya, sedikit lebih besar dari) usia bintang tertua, baik yang diukur dengan menerapkan teori evolusi bintang ke kumpulan bola dan melalui radiometrik II Penduduk individu bintang.
Ramalan bahawa suhu CMB lebih tinggi di masa lalu eksperimental telah disokong oleh pemerhatian dari garis pembebasan suhu sensitif dalam awan gas pada pergeseran merah yang tinggi. Ramalan ini juga membayangkan bahawa amplitud kesan Sunyaev-Zel'dovich dalam kumpulan galaksi tidak bergantung langsung pada pergeseran merah, ini tampaknya menjadi kasar benar, tapi sayangnya amplitud tidak bergantung pada sifat cluster yang melakukan perubahan secara substansial dari masa ke masa kosmik, jadi ujian yang tepat adalah mustahil.
Ciri-ciri, isu dan masalah
Sementara para saintis sekarang lebih suka model Big Bang atas model kosmologi lain, komuniti saintifik pernah dibahagikan antara penyokong-penyokong Big Bang dan orang-orang model kosmologi alternatif. Sepanjang sejarah perkembangan subjek, masalah dengan teori Big Bang yang diajukan dalam konteks kontroversi ilmiah mengenai model mana yang terbaik yang boleh menggambarkan pemerhatian kosmologi. Dengan konsensus yang luar biasa di masyarakat hari ini yang menyokong model Big Bang, banyak dari masalah ini dikenang sebagai terutama kepentingan bersejarah; penyelesaian untuk mereka telah diperoleh baik melalui pengubahsuaian teori atau sebagai hasil daripada pemerhatian yang lebih baik.
idea utama dari perluasan-Big Bang, keadaan panas awal, pembentukan helium, pembentukan galaksi-berasal dari banyak pengamatan yang bebas dari model kosmologi, ini meliputi kelimpahan unsur cahaya, gelombang mikro kosmik latar belakang, struktur skala besar, dan diagram Hubble untuk supernova Jenis Ia.
Tepat moden model Big Bang banding ke berbagai fenomena fizikal eksotis yang belum diamati dalam percubaan makmal darat atau dimasukkan ke dalam Model Standard fizik zarah. Dari ciri-ciri ini, bahan-bahan gelap saat ini tunduk pada penyelidikan makmal yang paling aktif. isu Tersisa, seperti masalah halo cuspy dan galaksi kurcaci masalah materi gelap sejuk, tidak fatal pada penjelasan bahan gelap sebagai penyelesaian untuk masalah seperti ada yang hanya melibatkan pembaikan lebih banyak dari teori. Tenaga gelap juga merupakan daerah yang menarik mendedah bagi para saintis, tetapi tidak jelas apakah pengesanan langsung dari tenaga gelap akan mungkin.
Di sisi lain, inflasi dan baryogenesis tetap agak ciri lebih spekulatif arus model Big Bang:. Mereka menjelaskan ciri penting daripada alam semesta awal, tetapi boleh digantikan oleh idea-idea alternatif tanpa menjejaskan sisa teori [nota 7] Menemukan yang benar penjelasan untuk fenomena tersebut adalah beberapa masalah yang tersisa dalam fizik yang belum terpecahkan.
Horizon masalah
Rencana utama: Horizon masalah
Keputusan masalah cakrawala dari premis bahawa maklumat tidak boleh melakukan perjalanan lebih cepat dari cahaya. Dalam usia hingga Universe, ini menetapkan batas-zarah cakrawala-pada pemisahan dari dua daerah ruangan yang berada dalam kenalan kausal The isotropi diamati dari CMB yang bermasalah dalam hal ini:. Jika alam semesta telah didominasi oleh radiasi atau bahan setiap saat sampai zaman hamburan terkini, horison zarah pada saat itu akan sesuai dengan sekitar 2 darjah di langit. Sana kemudian akan ada mekanisme untuk menyebabkan kawasan yang lebih luas untuk memiliki suhu yang sama.
Resolusi ini jelas inkonsistensi yang ditawarkan oleh teori inflasi di mana suatu medan tenaga skalar homogen dan isotropik mendominasi Semesta pada beberapa tempoh yang sangat awal (sebelum baryogenesis). Selama inflasi, pengembangan mengalami Universe eksponen, dan memperluaskan cakrawala zarah jauh lebih cepat daripada sebelumnya diandaikan, sehingga daerah saat ini dalam sisi berlawanan dari alam semesta diamati dengan baik di dalam horison zarah masing-masing. The isotropi diamati dari CMB kemudian mengikuti dari kenyataan bahawa daerah ini lebih besar berada di kenalan kausal sebelum awal inflasi.
prinsip ketidakpastian Heisenberg meramalkan bahawa selama tahap inflasi akan ada fluktuasi terma kuantum, yang akan diperbesar untuk skala kosmik. Fluktuasi ini berfungsi sebagai bibit dari semua struktur yang saat ini di alam semesta. Inflasi meramalkan bahawa naik turun primordial invariant hampir skala dan Gaussian, yang telah secara tepat disahkan oleh pengukuran CMB.
Jika inflasi terjadi, pengembangan eksponen akan mendorong daerah besar ruangan jauh melampaui cakrawala diamati kita.
Kerataan / oldness masalah
Rencana utama: masalah kerataan
Geometri keseluruhan alam semesta ditentukan oleh apakah parameter kosmologi Omega kurang dari, sama atau lebih besar dari 1. Tunjuk dari atas ke bawah adalah Semesta ditutup dengan kelengkungan positif, kelengkungan negatif hiperbolik Universe dengan dan flat Semesta dengan sifar masalah kerataan curvature.The (juga dikenali sebagai masalah oldness) adalah masalah pengamatan yang berkaitan dengan Friedmann-Lemaitre-Robertson -Walker metrik. Semesta mungkin telah positif, negatif atau sifar kelengkungan ruang bergantung pada kepadatan tenaga total. Kelengkungan negatif jika ketumpatan kurang daripada ketumpatan kritikal, positif bila lebih besar, dan sifar pada kerapatan kritis, di mana ruangan kes dikatakan datar. Masalahnya ialah bahawa setiap berlepas kecil dari kerapatan kritis tumbuh dengan waktu, namun saat ini alam semesta masih sangat dekat dengan datar [nota 8]. Memandangkan bahawa skala waktu alami untuk berlepas dari kerataan mungkin waktu Planck, 10-43 saat, fakta bahawa alam semesta telah mencapai bukanlah Kematian Best ataupun Big Crunch selepas berbilion tahun memerlukan penjelasan. Sebagai contoh, bahkan pada usia yang relatif terlambat beberapa minit (masa nukleosintesis), kepadatan Universe harus telah dalam satu bahagian dalam 1014 daripada nilai kritikal, atau tidak akan ada seperti halnya sekarang ini.
Sebuah resolusi untuk masalah ini ditawarkan oleh teori inflasi. Selama tempoh inflasi, ruangan-waktu diperluas sedemikian rupa sehingga kelengkungan yang akan merapikan. Oleh kerana itu, berteori bahawa inflasi melaju Semesta ke keadaan hampir spasial datar, hampir persis dengan kerapatan kritis.
Magnetic monopoles
Rencana utama: Kutub magnet
Bantahan Monopol magnetik dibesarkan di akhir 1970-an. teori Penyatuan Grand diprediksi cacat topologi dalam ruangan yang akan menjelma sebagai monopoles magnet. Objek ini akan dihasilkan secara cekap di alam semesta awal panas, menghasilkan kerapatan yang jauh lebih tinggi daripada yang konsisten dengan pengamatan, mengingati bahawa carian tidak pernah menemukan apapun monopoles. Masalah ini juga diselesaikan oleh inflasi kosmis, yang menghilangkan semua cacat titik dari Universe diamati dengan cara yang sama yang mendorong geometri untuk kerataan.
Resolusi ke kerataan, cakrawala, dan masalah Monopole magnetik alternatif untuk inflasi kosmis yang ditawarkan oleh hipotesis kelengkungan Weyl.
Asimetri baryon
Rencana utama: asimetri baryon
Ini belum difahami mengapa alam semesta mempunyai bahan-bahan lebih dari Antijirim. Hal ini umumnya diandaikan bahawa ketika alam semesta masih muda dan sangat panas, itu dalam keseimbangan statistik dan mengandungi jumlah yang sama baryon dan antibaryons. Namun, pengamatan menunjukkan bahawa alam semesta, termasuk bahagian yang paling jauh, dibuat hampir seluruhnya dari materi. Sebuah proses yang tidak diketahui disebut "baryogenesis" mencipta asimetri. Untuk baryogenesis terjadi, keadaan Sakharov harus dipenuhi. Ini memerlukan jumlah baryon tidak kekal, bahawa C-simetri dan CP-simetri dilanggar dan bahawa alam semesta berangkat dari keseimbangan termodinamik. Semua keadaan ini berlaku dalam Model Standard, tetapi pengaruhnya tidak cukup kuat untuk menjelaskan asimetri baryon hadir.
Globular cluster usia
Pada pertengahan 1990-an, pemerhatian kumpulan bola nampaknya tidak konsisten dengan Big Bang. Simulasi komputer yang berpadanan dengan pengamatan penduduk bintang dari kumpulan bola menyarankan bahawa mereka sekitar 15 bilion tahun, yang bertentangan dengan usia 13,7 bilion tahun Semesta. Masalah ini pada umumnya diselesaikan di akhir 1990-an ketika simulasi komputer baru, yang merangkumi kesan dari massa yang hilang akibat angin bintang, menunjukkan usia yang jauh lebih muda untuk kumpulan bola. Masih tetap beberapa soalan tentang bagaimana tepat usia cluster diukur, tetapi jelas bahawa benda-benda adalah beberapa tertua di alam semesta.
Sebuah diagram pie yang menunjukkan komposisi proporsional komponen kepadatan tenaga yang berbeza dari alam semesta, menurut model ΛCDM paling sesuai - sekitar 95% adalah dalam bentuk eksotis bahan gelap dan gelap energyDuring 1970-an dan 1980-an, pelbagai pemerhatian menunjukkan bahawa ada Tidak peduli terlihat cukup di alam semesta untuk mengira kekuatan tampak dari gaya graviti dalam dan di antara galaksi. Hal ini menyebabkan idea bahawa sampai 90% dari bahan-bahan di alam semesta adalah bahan gelap yang tidak memancarkan cahaya atau berinteraksi dengan bahan-bahan baryonik muzik. Selain itu, andaian bahawa alam semesta ini kebanyakan bahan muzik menyebabkan ramalan yang sangat konsisten dengan pemerhatian. Secara khusus, hari ini Universe jauh lebih kental dan mengandungi deuterium jauh lebih sedikit daripada yang dapat dipertanggungjawabkan tanpa bahan gelap. Sementara bahan-bahan gelap pada awalnya kontroversi, sekarang ditandai dengan pelbagai pemerhatian: yang anisotropi pada CMB, galaksi cluster kelajuan dispersi, pengedaran struktur besar-besaran, kajian kanta graviti, dan pengukuran sinar-X dari kluster galaksi.
Bukti untuk bahan gelap berasal dari pengaruh graviti pada hal-hal lain, dan tidak ada zarah bahan gelap telah diteliti di makmal. Banyak calon fizik zarah bagi bahan gelap telah diajukan, dan beberapa projek untuk mengesan secara langsung sedang dilakukan.
Dark tenaga
Rencana utama: Tenaga gelap
Pengukuran hubungan pergeseran merah-besaran untuk supernova jenis Ia menunjukkan bahawa peluasan alam semesta telah mempercepatkan sejak alam semesta ini sekitar setengah usia saat ini. Untuk menjelaskan percepatan ini, kerelatifan am mensyaratkan bahawa banyak tenaga di alam semesta terdiri dari komponen dengan tekanan negatif yang besar, digelar "tenaga gelap". Tenaga gelap ini ditandai dengan garis beberapa bukti. Pengukuran latar belakang gelombang mikro kosmik menunjukkan bahawa alam semesta hampir spasial datar, dan kerana itu mengikut relativiti umum Semesta harus mempunyai hampir persis kerapatan kritis massa / tenaga. Namun kepadatan massa alam semesta dapat diukur dari clustering graviti, dan ditemui hanya sekitar 30% dari kerapatan kritis.Sejak tenaga gelap tidak cluster dengan cara yang biasa itu adalah penjelasan terbaik untuk " hilang "kepadatan tenaga. Tenaga gelap juga diminta oleh dua saiz geometri dari kelengkungan keseluruhan alam semesta, dengan menggunakan salah satu frekuensi kanta graviti, dan yang lainnya menggunakan pola ciri-ciri dari struktur skala besar sebagai penguasa kosmik.
Tekanan negatif adalah hotel tenaga vakum, tetapi sifat yang tepat dari tenaga gelap tetap salah satu misteri besar dari Big Bang. Kemungkinan calon termasuk pati konstan dan kosmologi. Hasil dari pasukan WMAP pada tahun 2008, yang menggabungkan data dari CMB dan sumber-sumber lain, menunjukkan bahawa saat ini alam semesta adalah 72% tenaga gelap, 23% bahan gelap, 4,6% hal biasa dan neutrino yang kurang dari 1%. Tenaga kepadatan dalam hal menurun dengan perluasan alam semesta, namun kepadatan tenaga gelap tetap konstan (atau hampir jadi) sebagai alam semesta mengembang. Oleh kerana itu masalah terdiri sebahagian besar dari jumlah keseluruhan tenaga alam semesta di masa lalu daripada yang dilakukannya hari ini, tapi sumbangan fraksional yang akan jatuh jauh di masa depan sebagai tenaga gelap menjadi lebih dominan.
Dalam ΛCDM, model yang terbaik apabila Big Bang, tenaga gelap dijelaskan oleh adanya malar kosmologi dalam teori relativiti umum. Namun, saiz malar yang benar menjelaskan tenaga gelap relatif mengejutkan kecil naif anggaran berdasarkan idea-idea tentang graviti kuantum. Membezakan antara penjelasan malar dan lain-lain kosmologi tenaga gelap merupakan wilayah kajian aktif saat ini.
Masa depan menurut teori Big Bang
Rencana utama: Ultimate nasib Semesta
Sebelum pemerhatian tenaga gelap, pakar kosmologi dianggap dua senario bagi masa depan alam semesta. Jika kepadatan massa alam semesta yang lebih besar dari kerapatan kritis, maka Universe akan mencapai saiz maksimum dan kemudian mulai runtuh. Hal ini akan menjadi lebih padat dan lebih panas lagi, berakhir dengan keadaan yang serupa dengan yang di yang bermula-sebuah Big Crunch Atau,. Jika kerapatan di alam semesta adalah sama dengan atau di bawah kerapatan kritis, perluasan akan lambat bawah, tetapi tidak pernah berhenti. pembentukan Star akan berhenti kerana semua gas antar bintang di setiap galaksi yang diambil; bintang-bintang akan membakar keluar meninggalkan white dwarf, neutron bintang, dan lubang hitam. Sangat secara berperingkat, pertembungan antara ini akan menghasilkan massa mengumpul ke dalam lubang hitam yang lebih besar dan lebih besar. Suhu rata-rata Semesta asimtotik akan mendekati sifar mutlak-a Big Freeze. Apalagi jika proton tidak stabil, maka masalah baryonik akan menghilang, meninggalkan radiasi saja dan lubang hitam. Akhirnya, lubang hitam akan menguap dengan memancarkan radiasi Hawking. Entropi alam semesta akan meningkat ke titik di mana tidak ada bentuk tenaga yang terancang boleh diambil dari itu, senario yang dikenali sebagai kematian panas.
pemerhatian moden pengembangan dipercepat bererti bahawa semakin banyak alam semesta saat ini terlihat akan melewati cakrawala luar acara kami dan keluar dari kenalan dengan kami. Keputusan akhirnya tidak diketahui. Model ΛCDM Semesta mengandungi tenaga gelap dalam bentuk sebuah pemalar kosmologi. Teori ini menunjukkan bahawa sistem hanya terikat graviti, seperti galaksi, akan tetap bersama-sama, dan mereka juga akan tunduk pada panas mati, sebagai alam semesta mengembang dan mendingin. Penjelasan lain dari gelap-teori tenaga yang disebut tenaga hantu-menunjukkan bahawa pada akhirnya cluster galaksi, bintang, planet, atom, inti dan bahan-bahan itu sendiri akan terkoyak oleh pengembangan yang terus meningkat dalam Big Rip disebut.
Fizik spekulatif di luar teori Big Bang
Ini adalah konsep seorang seniman dari pengembangan alam semesta, di mana ruangan (termasuk bahagian yang tidak dapat diobservasi hipotetis Semesta) diwakili pada setiap masa oleh bahagian bulatan. Catatan pada perluasan sebelah kiri dramatik (tidak skala) terjadi di zaman inflasi, dan di pusat percepatan pengembangan. Skim ini dihiasi dengan gambar WMAP di sebelah kiri dan dengan perwakilan bintang pada tahap yang tepat pembangunan.
Gambar dari siaran pers WMAP, 2006While Big Bang model mapan dalam kosmologi, kemungkinan untuk diperbaiki di masa depan. Sedikit yang diketahui tentang saat-saat awal sejarah alam semesta itu. Teorem singulariti Penrose-Hawking memerlukan adanya singulariti di awal waktu kosmik. Namun, teorem menganggap bahawa relativiti umum benar, tetapi relativiti umum harus menghancurkan sebelum alam semesta mencapai suhu Planck, dan rawatan yang benar graviti kuantum dapat mengelakkan singulariti.
Beberapa proposal, masing-masing memerlukan hipotesis teruji, adalah:
model termasuk keadaan ada batas-Hartle-Hawking di mana semua ruangan-waktu terhad;. Big Bang tidak merupakan batas waktu, tetapi tanpa memerlukan singulariti
model kosmologi brane di mana inflasi ini disebabkan oleh pergerakan brane dalam teori string; model Letupan pra-besar; model ekpyrotic, di mana Big Bang adalah hasil dari pertembungan antara brane, dan model siklik, sebuah variasi dari model ekpyrotic di mana terjadi pertembungan berkala. Dalam model terkini, Big Bang didahului oleh Big Crunch dan alam semesta tanpa henti kitaran dari satu proses ke yang lain.
kacau inflasi, di mana inflasi universal berakhir tempatan di sana-sini secara rawak, masing-masing titik akhir yang mengarah ke gelembung alam semesta mengembang dari bang sendiri yang besar.
Proposal dalam dua kategori terakhir melihat Big Bang sebagai peristiwa di awal jauh lebih besar dan lebih tua Universe, atau multiverse, dan bukan literal.
Agama tafsiran
Rencana utama: Agama tafsiran teori Big Bang
Big Bang adalah teori saintifik, dan dengan demikian bergantung pada perjanjian dengan pengamatan. Tetapi sebagai suatu teori yang membahas asal-usul realiti, ia selalu membawa implikasi teologi dan falsafah. Pada 1920-an dan 1930-an hampir setiap kosmologi besar lebih suka steady state kekal Universe, dan beberapa mengeluh bahawa awal waktu tersirat oleh Big Bang diimport konsep agama ke fizik; keberatan ini kemudian diulang oleh penyokong teori steady state . Persepsi ini diperkuat oleh fakta bahawa pencetus teori Big Bang, Bishop Georges Lemaitre, adalah seorang imam Katolik Rom / Paus Pius XII,. diisytiharkan pada pertemuan pembukaan November 22, 1951 dari Akademi Ilmu Pengetahuan Kepausan yang teori Big Bang selaras dengan konsep penciptaan Katolik.
Kerana penerimaan Big Bang sebagai paradigma kosmologi yang dominan fizikal, ada berbagai reaksi oleh kumpulan-kumpulan keagamaan untuk implikasinya bagi kosmologi masing-masing agama. Beberapa menerima bukti saintifik pada nilai nominalnya, sementara yang lain berusaha untuk mendamaikan Big Bang dengan ajaran agama mereka, dan lain-lain sepenuhnya menolak atau mengabaikan bukti bagi teori Big Bang.
