Suure paugu teooria
Suure paugu teooria kirjeldab Universumi varaseimaid faase: alates äärmiselt kuuma ja tiheda seisundist kuni laienemise, kiirgusdomineeriva ajastu ja esimeste aatomite tekkimiseni. Üks tugevamaid vaatluslikke tõendeid on kosmilise taustkiirguse (CMB) kaart — 13,8 miljardi aasta vanune valgus, mis pärineb aegadest, mil Universum muutus läbipaistvaks.
Allpool on interaktiivne WMAP-stiilis simuleeritud taustkiirguse temperatuurikaart (Mollweide projektsioon). Heledamad ja tumedamad piirkonnad tähistavad väikesi temperatuurihälbeid (tüüpiliselt $\Delta T/T \sim 10^{-5}$) ümber keskmise temperatuuri $T_0 \approx 2{,}725\,\mathrm{K}$. Lohista kaarti pöörata; uue juhusliku realisatsiooni saad nupust «Uus kaart».
Lohista kaarti pöörata · WMAP-värvid: sinine = jahedam, punane = soojem
Olulisemad valemid
FLRW meetrika (lõplik, lameda Universumi jaoks $k=0$):
\[ ds^2 = -c^2\,dt^2 + a^2(t)\left[dr^2 + r^2\,d\Omega^2\right] \]Friedmanni võrrand (Hubble'i parameeter $H=\dot{a}/a$):
\[ H^2 = \left(\frac{\dot{a}}{a}\right)^2 = \frac{8\pi G}{3}\,\rho - \frac{kc^2}{a^2} + \frac{\Lambda c^2}{3} \]Kriitiline tihedus:
\[ \rho_{\mathrm{kr}} = \frac{3H^2}{8\pi G} \]Skalaarfaktor kiirgusdomineerival ajastul ($\rho \propto a^{-4}$):
\[ a(t) \propto t^{1/2} \]Skalaarfaktor aine domineerival ajastul ($\rho \propto a^{-3}$):
\[ a(t) \propto t^{2/3} \]Taustkiirguse temperatuur täna:
\[ T_0 \approx 2{,}725\,\mathrm{K} \]Redshift-temperatuur seos:
\[ T(z) = T_0\,(1+z) \]Taustkiirguse musta keha spekter (Plancki seadus):
\[ B_\nu(T) = \frac{2h\nu^3}{c^2}\,\frac{1}{e^{h\nu/k_BT}-1} \]Kosmilise taustkiirguse anisotroopiaid kirjeldab tihti võimsusspektri $C_\ell$, mis seob erineva nurkseparatsiooni $\ell$ gaussi ja mitte-gaussi komponentide panust. Plancki missiooni andmed on kooskõlas standardse $\Lambda$CDM mudeliga, kus Universumi energiatihedusest moodustavad tänapäeval tume energia, tume aine ja bariooniline aine.
Suure paugu teooria ei selgita, miks Universum algas — see kirjeldab, kuidas Universum pärast algset singulaarsust ( või inflatsioonietappi) laienes ja jahtus. Inflatsioon seletab CMB kaardi üldist ühtlastust ja peente hälbeid, mis on seemneteks tulevaste galaktikate ja suurte struktuuride jaoks.