宇宙年表和大爆炸

宇宙演化的主流模型是大爆炸理论。大爆炸模型指出，宇宙的最早状态是极热且致密的状态，随后宇宙膨胀和冷却。该模型基于广义相对论和简化假设，例如空间的同质性和各向同性。具有宇宙学常数(Lambda) 和冷暗物质的模型版本，称为Lambda-CDM 模型，是最简单的模型，它提供了关于宇宙的各种观测的相当好的说明。大爆炸模型考虑了诸如星系距离和红移的相关性、氢与氦原子的数量之比以及微波辐射背景等观测结果。

最初的热、稠密状态称为普朗克时期，这是一个从零时间延伸到大约 10 -43秒的普朗克时间单位的短暂时期。在普朗克时代，所有类型的物质和所有类型的能量都集中在一个稠密的状态中，而引力——目前是四种已知力中最弱的——被认为与其他基本力一样强，并且所有部队可能已经统一了。自普朗克时代以来，空间一直在扩张到现在的规模，据信在前10-32年间发生了非常短暂但强烈的宇宙暴胀时期秒。这是一种不同于我们今天在我们周围看到的扩张。太空中的物体没有物理移动；相反，定义空间本身的度量标准发生了变化。尽管时空中物体的运动速度不能超过光速，但这一限制不适用于支配时空本身的度量。最初的暴胀期被认为可以解释为什么空间看起来非常平坦，并且比自宇宙开始以来可以传播的光大得多。[需要澄清]

在宇宙存在的最初几分之一秒内，四种基本力量已经分离。随着宇宙从其难以置信的高温状态继续冷却下来，各种类型的亚原子粒子能够在短时间内形成，称为夸克时代、强子时代和轻子时代。在大爆炸之后，这些时期加在一起不到 10 秒的时间。这些基本粒子稳定地结合成更大的组合，包括稳定的质子和中子，然后通过核聚变形成更复杂的原子核. 这个过程被称为大爆炸核合成，只持续了大约 17 分钟，在大爆炸后大约 20 分钟结束，因此只发生了最快和最简单的反应。按质量计算，宇宙中大约 25% 的质子和所有中子都转化为氦，还有少量的氘（氢的一种形式）和微量的锂。任何其他元素的形成量都非常小。其他 75% 的质子作为氢核 不受影响。

核合成结束后，宇宙进入了一个称为光子时代的时期。在此期间，宇宙仍然太热，物质无法形成中性原子，因此它包含带负电的电子、中性中微子和正核的炽热、致密、模糊的等离子体。大约 377,000 年后，宇宙已经冷却到足以让电子和原子核形成第一个稳定的原子。由于历史原因，这被称为重组；事实上，电子和原子核第一次结合在一起。与等离子体不同，中性原子对许多波长都是透明的光，所以宇宙第一次也变得透明了。今天仍然可以看到这些原子形成时释放的光子（“解耦”）；它们形成了宇宙微波背景（CMB）。

随着宇宙的膨胀，电磁辐射的能量密度比物质的能量密度下降得更快，因为光子的能量随其波长而降低。大约在 47000 年左右，物质的能量密度变得大于光子和中微子的能量密度，并开始主导宇宙的大尺度行为。这标志着辐射主导时代的结束，物质主导时代的开始。

在宇宙的最初阶段，宇宙密度的微小波动导致暗物质浓度逐渐形成。普通物质在引力的作用下被这些物质吸引，形成了巨大的气体云，最终形成了恒星和星系，其中暗物质最密集，而空洞则在最不密集的地方形成。大约 100 到 3 亿年后，[需要引证]第一颗恒星形成，被称为第三族恒星。这些可能是非常大的、发光的、非金属的和短命的。他们负责逐渐再电离宇宙大约在 200-5 亿年和 10 亿年之间，也用于通过恒星核合成向宇宙播种比氦更重的元素。宇宙还包含一种神秘的能量——可能是标量场——称为暗能量，其密度不会随时间而改变。大约 98 亿年后，宇宙膨胀到足以使物质的密度小于暗能量的密度，标志着当今暗能量主导时代的开始。在这个时代，由于暗能量 ，宇宙的膨胀正在加速。