upright=1.2|thumb|alt=A model of the expanding universe opening up from the viewer's left, facing the viewer in a 3/4 pose.|Временска линија ширења универзума, где је простор, укључујући хипотетичке неуочљиве делове универзума, представљен у сваком тренутку кружним секцијама. На левој страни, драматична експанзија се дешава у инфлаторној епохи; а у центру се експанзија убрзава (уметнички концепт; ни време ни величина нису у размери). мини|Према теорији Великог праска, свемир (универзум) потиче из стања бесконачно великог притиска и топлоте (сингуларитет). Од тада, простор се ширио током времена, удаљавајући тако галаксије једне од других.
У физичкој космологији, Велики прасак представља научну теорију о пореклу универзума као о ширењу простора и материје, који је у почетку био бесконачно мали простор бесконачно великог притиска и топлоте у неком коначном времену у прошлости. Сама идеја је настала из посматрања која указују на то да црвени помак галаксија (Хаблов закон) показује да се галаксије удаљавају једне од других, што наводи на тврдњу да су галаксије биле некад међусобно много ближе него данас. Сам термин „Велики прасак“ се користи и у ужем смислу да укаже на тачку у времену када је посматрано ширење универзума почело (Хаблов закон) - отприлике пре око 13,7 милијарди година (1 E17 s|13.7 × 109) - и у ширем смислу да укаже на преовладавајућу космолошку парадигму која треба да објасни порекло и еволуцију космоса. Једна од последица Великог праска је та да физички закони који данас владају у универзуму се разликују од оних из прошлости или оних из будућности. Из овог модела, Џорџ Гамов је 1948. године успео да предвиди постојање космичког позадинског микроталасног зрачења (КПМ). КПМ је откривено 1960-их и служило као потврда теорије Великог праска над главним ривалом, теоријом мирног стања.
Велики прасак је првобитно предложио римокатолички свештеник и физичар Жорж Леметр 1927. године. Различити космолошки модели Великог праска објашњавају еволуцију видљивог универзума од најранијих познатих периода кроз његов каснији облик великих размера. Ови модели нуде свеобухватно објашњење за широк спектар посматраних феномена, укључујући обиље светлосних елемената, космичко микроталасно позадинско (CMB) зрачење и структуру великих размера. Свеукупна униформност Универзума, позната као проблем равности, објашњава се космичком инфлацијом: наглим и веома брзим ширењем простора током најранијих тренутака. Међутим, физици тренутно недостаје широко прихваћена теорија квантне гравитације која може успешно да моделује најраније услове Великог праска.
Пресудно је да су ови модели компатибилни са Хабл-Леметровим законом – запажањем да што је галаксија удаљенија, то се брже удаљава од Земље. Екстраполирајући ову космичку експанзију уназад у времену користећи познате законе физике, модели описују све концентрованији космос којем претходи сингуларитет у коме простор и време губе значење (обично назван „сингуларитет Великог праска“). Године 1964, откривено је космичко микроталасно позадинско зрачење, што је уверило многе космологе да је конкурентски модел космичке еволуције у стабилном стању неодржив, пошто модели Великог праска предвиђају једнообразно позадинско зрачење узроковано високим температурама и густинама у далекој прошлости. Широк спектар емпиријских доказа снажно подржава догађај Великог праска, који је сада у суштини универзално прихваћен.: "At the same time that observations tipped the balance definitely in favor of relativistic big-bang theory, ..." Детаљна мерења брзине ширења свемира постављају сингуларитет Великог праска на пре милијарди година, што се сматра старошћу универзума.
Остају аспекти посматраног универзума који још нису адекватно објашњени моделима Великог праска. Након свог почетног ширења, универзум се довољно охладио да омогући формирање субатомских честица, а касније и атома. Неједнака количина материје и антиматерије која је омогућила да се то догоди је необјашњиви ефекат познат као барионска асиметрија. Ови примордијални елементи — углавном водоник, са нешто хелијума и литијума — касније су се спојили кроз гравитацију, формирајући ране звезде и галаксије. Астрономи уочавају гравитационе ефекте непознате тамне материје која окружује галаксије. Сматра се да је већина гравитационог потенцијала у универзуму у овом облику, а модели Великог праска и различита запажања показују да овај вишак гравитационог потенцијала не ствара барионска материја, као што су нормални атоми. Мерења црвених помака супернова показују да се ширење универзума убрзава, што је запажање које се приписује необјашњивом феномену познатом као тамна енергија.
Карактеристике модела
Модели Великог праска нуде свеобухватно објашњење за широк спектар посматраних феномена, укључујући обиље светлосних елемената, CMB, структуру великих размера и Хаблов закон. Модели зависе од две главне претпоставке: универзалности физичких закона и космолошког принципа. Универзалност физичких закона је један од основних принципа теорије релативности. Космолошки принцип налаже да је у великим размерама универзум хомоген и изотропан — појављује се исто у свим правцима без обзира на локацију.
Ове идеје су у почетку узете као постулати, али су касније уложени напори да се тестира свака од њих. На пример, прва претпоставка је тестирана опсервацијама које показују да је највеће могуће одступање константе фине структуре током већег дела старости универзума реда 10−5. Такође, општа теорија релативности је прошла строге тестове на скали Сунчевог система и бинарних звезда.Додатне информације и референце за тестове опште релативности дате су у чланку тестови опште релативности.
Свемир великих размера изгледа изотропно гледано са Земље. Ако је заиста изотропан, космолошки принцип се може извести из једноставнијег Коперниканског принципа, који каже да не постоји преферирани (или посебан) посматрач или тачка посматрања. У том циљу, космолошки принцип је потврђен на нивоу од 10−5 посматрањем температуре CMB. На скали CMB хоризонта, универзум је измерен као хомоген са горњом границом реда од 10% нехомогености, према подацима из 1995. године.
Хоризонти
Важна карактеристика простор-времена Великог праска је присуство хоризоната честица. Пошто универзум има ограничену старост, а светлост путује коначном брзином, у прошлости могу постојати догађаји чија светлост још није стигла до Земље. Ово поставља границу или хоризонт прошлости најудаљенијим објектима који се могу посматрати. Насупрот томе, пошто се простор шири, и удаљенији објекти се све брже повлаче, светлост коју данас емитујемо можда никада неће „сустићи” веома удаљене објекте. Ово дефинише хоризонт будућности, који ограничава догађаје у будућности на које ћемо моћи да утичемо. Присуство било које врсте хоризонта зависи од детаља FLRW модела који описује наш универзум.
Наше разумевање универзума уназад до веома раних времена сугерише да постоји хоризонт прошлости, иако је у пракси наш поглед такође ограничен непрозирношћу универзума у раним временима. Дакле, наш поглед се не може продужити даље уназад у времену, иако се хоризонт повлачи у простору. Ако ширење универзума настави да се убрзава, постоји и хоризонт будућности.
Термализација
Неки процеси у раном универзуму одвијали су се сувише споро, у поређењу са брзином ширења универзума, да би достигли приближну термодинамичку равнотежу. Други су били довољно брзи да достигну термализацију. Параметар који се обично користи за откривање да ли је процес у врло раном универзуму достигао топлотну равнотежу је однос између брзине процеса (обично стопа судара између честица) и Хабловог параметра. Што је тај однос већи, то су честице више времена морале да се термализују пре него што постале превише удаљене једна од друге.
Мотивација и развој
мини|Уметничка визија галаксије Млечни пут Теорија великог праска се развила из посматрања структуре свемира и из теоријског разматрања. Године 1912. Весто Слипер је измерио први Доплеров померај "спиралне маглине" (спирална маглина је застарео назив за спиралне галаксије), а убрзо су је открио да се готово све такве маглине удаљавају од Земље. Он није схватио космолошке импликације ове чињенице, и заиста у то време било је врло контроверзно да ли су ове маглине „острвски свемири“ изван Млечног пута. Десет година касније, руски космолог и математичар Александар Фридман је извео Фридманову једначину из једначина опште релативности Алберта Ајнштајна, која је показивала да се свемир шири за разлику од статичког модела свемира који је заговарао Ајнштајн у то време. (English translation in: ) Године 1924. Хаблова мерење велике удаљености до најближе спиралне маглине је показало да су ови системи били заиста друге галаксије. Независно од Фридмана, белгијски физичар и римокатолички свештеник Жорж Леметр је такође извео Фирдманове једначине и предложио закључак да је разлог за удаљавање маглина ширење свемира. (Translated in: )
Године 1931. Леметр је отишао корак даље и предложио да евидентно ширење свемира, ако се пројектује назад у прошлост, значи да би се свемир био све мање како се иде назад у прошлост, све до неког коначног тренутка у прошлости, када је маса целог свемира била сконцентрисана у једну тачку, „исконски атом“, где су и када настали простор и време.
Почевши од 1924, Хабл је мукотрпно развио низ индикатора удаљености, претече скале удаљености у астрономији, користећи 2500 mилиметарски телескоп Хукер у опсерваторији Маунт Вилсон. Ово му је омогућило да процени удаљености до галаксија чију су црвени помаци већ били измерени. Године 1929, Хабл је открио везу између удаљености и брзине удаљавања, данас познату под именом Хаблов закон. Леметр је већ раније показао да је то очекивано, с обзиром на космолошки принцип.
Током 1930-их предлагане су и друге идеје као нестандардне космологије да објасне Хаблова запажања, међу којима је био Милнов модел, осцилаторни свемир (првобитно предложио Фридман, али су га заговарали Алберт Ајнштајн и Ричард Толман) хипотеза о уморној светлости Фрица Цвикија. мини|Уметничка визија сателита -{WMPA}-. После Другог светског рата, појавиле су се две различите могућности. Једна је била модел стабилног стања Фреда Хојла, у ком би се нова материја стварала ако би се чинило да се свемир шири. По овом моделу, свемир је приближно исти у сваком тренутку. Други идеја је била Леметрова теорија великог праска, који је заступао и даље развијао Џорџ Гамов, који је увео првобитну нуклеосинтезу (BBN) и чији су сарадници, Ралф Алфер и Роберт Херман, предвидели космичко позадинско микроталасно зрачење. На крају, докази прикупљени псоматрањем свемира, као што су бројање вангалактичких радио извора и откриће квазара, су почели да фаворизују теорију великог праска у односу на модел мирног стања. Откриће и потврда космичког позадинског микроталасног зрачења 1964. учврстили су модел великог праска као најбољу теорију о пореклу и еволуцији свемира. Већи део текућег рада у космологији укључује разумевање како настају галаксије у контексту великог праска, разумевање физике свемира далеко у његову прошлост, као и усклађивањем запажања са основном теоријом.
Огромне кораке у моделу великог праска су учињени од касних 1990-их година као резултат великих достигнућа у развоју телескопа, као и анализу обилних података добијених од сателита, као што су мисије -{COBE}-, свемирски телескоп Хабл и -{WMAP}- Космолози сада имају прилично прецизна и тачна мерења многих параметара модела Великог праска, па су начинили неочекивано откриће по ком се чини да се ширење свемира убрзава.
Преглед thumb|Историја Свемира - претпоставља се да гравитациони таласи произилазе из космичке инфлације, експанзије непосредно након Великог праска.
Хронологија