1η φάση «Αρίσταρχος» 2006, Λύκειο, Θέμα 2: εκφώνηση και λύση

(Α) Χρόνος Planck: $t_P=\sqrt{\frac{\hslash G}{c^5}}\approx 5,4\times 10^{-44}$ s. Είναι η μικρότερη χρονική κλίμακα που έχει φυσικό νόημα με τις γνωστές θεωρίες. Πριν από αυτή («εποχή Planck») η βαρύτητα πρέπει να περιγραφεί κβαντικά, και δεν έχουμε ακόμα τέτοια θεωρία. Γι’ αυτό δεν μπορούμε να πούμε τι συνέβη «πριν». Πιστεύεται ότι τότε οι τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις ήταν ενωμένες.

(Β) Πληθωριστικό Σύμπαν: θεωρία των A. Guth (1981), A. Linde, A. Starobinsky κ.ά. Περίπου από $10^{-36}$ ως $10^{-32}$ s μετά την αρχή, το Σύμπαν διαστάλθηκε εκθετικά, κατά παράγοντα τουλάχιστον $10^{26}$. Αυτό εξηγεί γιατί είναι τόσο ομοιόμορφο (το «πρόβλημα του ορίζοντα»: περιοχές που σήμερα είναι πολύ μακριά ήταν πριν σε επαφή) και τόσο επίπεδο, ενώ οι κβαντικές διακυμάνσεις της εποχής τεντώθηκαν και έγιναν οι «σπόροι» των γαλαξιών. Οι προβλέψεις του συμφωνούν με την ακτινοβολία υποβάθρου, αλλά δεν έχει ακόμα επιβεβαιωθεί άμεσα (π.χ. με αρχέγονα βαρυτικά κύματα).

(Γ) Σχηματισμός γαλαξιών: μετά τα 380.000 χρόνια (σχηματισμός ατόμων) ακολούθησαν οι «σκοτεινοί αιώνες». Οι πυκνότερες περιοχές της σκοτεινής ύλης συγκέντρωσαν με τη βαρύτητα το αέριο. Τα πρώτα άστρα άναψαν περίπου 100–200 εκατομμύρια χρόνια μετά, και οι πρώτοι γαλαξίες τις επόμενες εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια (το τηλεσκόπιο James Webb βλέπει γαλαξίες λιγότερο από 300 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη). Οι μεγάλοι γαλαξίες χτίστηκαν ιεραρχικά, με συγχωνεύσεις μικρότερων και συνεχή εισροή αερίου, διαδικασία που συνεχίζεται ακόμα.