Современные космологические модели Вселенной.

На протяжении XX ст. трудами Фридмана, Эйнштейна, Хаббла, Леметра, Гамова и др. разработана концепция и модель расширяющейся Вселенной, согласно которой Метагалактика находится в процессе расширения, разбегания галактик от какого-то первичного центра, в котором зародилась наша Вселенная. (Возраст Вселенной по последним данным - 13,8 млрд. лет; 4% - это масса материи, 96% темной энергии материи).

Что предшествовало ей – трудно сказать. Предполагается, что современнаяВселенная произошла из материи, находящейся в особом сверхраскаленном, сверхплотном состоянии. Примерно 13-15 млрд. лет этот сгусток материи, этот «первоатом» в силу неясных ещё причин как бы взорвался и стал быстро расширяться с резким падением температуры.

В ходе этого процесса расширения Метагалактики, продолжающегося до сих пор, и сложилась её настоящая структура.

Теория основана на истолковании экспериментально установленного Красного смещения спектральных линий галактик, как следствия эффекта Доплера, объясняющего красное смещение разбеганием галактик от какого-то первичного центра

В настоящее время накапливаются сомнения в реальности расширения Вселенной, так как имеются другие объяснения красного смещения.

Пока же считается наиболее приемлемой модель однородной, изотропнойнестационарной горячей расширяющейся Вселенной. Время существования Вселенной бесконечно, то есть не имеет ни начала, ни конца; а пространство безгранично и в то же время конечно по теории относительности Эйнштейна. Так как если расширение происходит, то Вселенная вторгается в пространство других космических систем Вселенной.

                    Эволюция Вселенной.

Составной частью модели расширяющейся Вселенной является представление о БольшомВзрыве. Данная модельописывает сам факт расширения и в общем случае игнорируется, когда и почему Вселенная начала расширяться. Таким образом, теория Большого Взрыва – лишь частный случай модели расширяющейся Вселенной. В основе большинства моделей расширяющейся Вселенной лежит ОТО (общая теория относительности) её геометрический взгляд на природу гравитации. Изотропно расширяющуюся среду удобно рассматривать в системе координат, расширяющихся вместе с материей. Таким образом, расширение Вселенной формально сводится к изменению масштабного фактора всей координатной сетки, в «узлах» которой «посажены» галактики. Такую систему координат называют сопутствующей. Начало же отсчёта обычно привязывают к наблюдателю.

Вначале Вселенная находилась в сверхраскаленном сверхплотном состоянии (плотность 10⁹¹ г/см³), а её радиус был 10^{-12 см, то есть размером с электрон.}

После взрыва через 1/100 секунды t⁰ = 100 000 млрд. град. по Кельвину, вещество пребывало в виде элементарных частиц, а плотность через 0,01 сек. была в 4 000 млн. раз больше, чем у воды

В течение 3 сек. температура снижалась да 1 млрд. градусов, начали образовываться ядра атомов, но вещество в основном из фотонов, нейтрино и антинейтрино.

Почти 500 тысяч лет шло медленное остывание. Вселенная оставалась однородной, становилась всё более разреженной. В дальнейшем образовывались атомы, а излучение отделилось от атомарного вещества и образовало реликтовое излучение (открытое в 1964 г.?). Оно равномерно поступает из всех точек небосвода и подводит (подтверждает) концепцию «горящей Вселенной». Расширение и остывание Вселенной в итоге должно было завершиться образованием «лептонной пустыни», то есть чем-то вроде «тепловой смерти», но произошёл скачок от однородной Вселенной к структурной, который занял от 1 до 3 млрд. лет.

Теория горячей расширяющейся Вселенной успешно объясняет многие явления, однако крупномасштабное скручивание галактик или существование квазаров она не может объяснить.

Существует модель раздувающейся Вселенной. Согласно ей в ранний момент существования Вселенной было сильное и очень кратковременное её раздувание. Во время раздувания все локальные скручивания сильно расширились. Эта модель приводит к выводу, что Вселенная, которую мы наблюдаем, только часть Вселенной. Эта модель объясняет и реликтовое излучение, и красное смещение, и первоначальное образование и преобладание лёгких элементов. Она исходит из того, что законы физики не менялись, и состояние первоначальной Вселенной описывается квантовой гравитацией.

В современной космологии модели горячей Вселенной и раздувающейся Вселенной дополняют друг друга.