宇宙形成年表

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這是宇宙從137.99±0.21億年的大爆炸和隨後演化與形成到現在的時間表。時間的量度是從大爆炸的那一刻開始。

從宇宙大爆炸（左）到現在的宇宙演化關係圖。

第一秒鐘

普朗克時期

• ca. 0 seconds (137.99 ± 0.21 億年)，普朗克時期開始：有意義的最早時間。大爆炸發生，由重力量子理論或萬物理論描述的正常空間、時間發展出原始狀態（可能是虛粒子或假真空）。整個可觀測宇宙的質量和能量包含在令人難以想像的炙熱密集點（重力奇點），十億分之一核粒子的大小。這種狀態被稱為沙漠。由於沒有有效的手段與方法測試如此遙遠的時空，有關於宇宙歷史的幾個目前可用的主導學說對这一时期的猜測與討論都很少。弱交互作用重力子（WIMPS，weakly interacting massive particles）或暗物質和暗能量可能被奇異的暴脹所催化而出現。嬰兒般的宇宙未經歷向外擴大的暴脹而開始冷卻 －幾乎完全平滑，量子變動開始是密度輕微改變的原因。

大一統時期

• ca. 10⁻⁴³秒：大一統時期開始：當還在無窮小的時期，宇宙冷卻至10³²K。重力分離出來並開始在宇宙中運作，其餘的基本力被固定在電弱力，也被稱為大統一力，或大統一理論（GUT，Grand Unified Theory）。假設的X及Y玻色子^[1]出現，但是物理性質，像是質量、荷、味、和色荷都仍毫無意義。

電弱時期

• ca. 10⁻³⁶秒，電弱時期開始：宇宙冷卻至10²⁸K。結果是強核力從電弱力分離，或許是宇宙暴脹的燃料。其結果是各種各樣奇異的基本粒子，包括W和Z玻色子和希格斯玻色子從X及Y玻色子的衰變中產生。
• ca. 10⁻³³秒：在極短的時間內，空間超快速的膨脹。受到能量場的排斥，在遠短於一秒的時間內從原子的大小暴脹至柚子的大小。暴脹還會生成兩種波（密度波和引力波）沿著量子漲落成為影響日後星系聚類的結構。一些聳動的建議認為這次暴脹是永恆的，而且可能產生了包括我們的宇宙在內的母宇宙或多重宇宙。目前的概念是已經通過當今學術界嚴肅的辯論，但仍然是一種猜想。^[2][3][4]
• ca. 10⁻³²秒：宇宙暴脹結束。物質的粒子（夸克、膠子、電子）形成炙熱的電離氣體，稱作夸克-膠子電漿；光以光子（輻射）的形式游走在這個電漿體中。它也可能統合成一種潛在類型的暗物質（軸子）的形式。

夸克時期

• ca. 10⁻¹²秒，夸克時期開始，電弱階段變遷：當電磁力和弱交互作用力變得明顯，產生超對稱破缺。冷卻削弱了弱交互作用力，所以物質粒子可以與希格斯場進行交互作用並獲得質量。當基本交互作用開始作用於宇宙，對夸克而言溫度仍然是太高，夸克和膠子依然是束縛在一起的較大物質，輻射仍然超越物質，主導夸克和膠子經歷的自由度。宇宙降溫至10¹⁵K。
• ca. 10⁻¹¹秒： 重子產生過程可能使物質較反物質佔了上風，就像重子與反重子選擇時的認定。另一種可能潛在的暗物質（微中子）形成。

強子時期

• ca. 10⁻⁶秒，強子時期開始：當宇宙降溫至大約10¹⁰K，夸克-強子轉換發生，使夸克被束縛形成更複雜的粒子 －強子。這種夸克拘留形成包括質子和中子（核子），是構成原子核的基塊。
• ca. 1秒，輕子時期開始：宇宙降溫至10⁹K。在這種溫度下，強子和反強子互相湮滅，留下輕子和反輕子，反夸克可能也逐漸消失。重力支配宇宙的膨脹：微中子從物質中退藕，創造出宇宙微中子背景。

物質時期

光子時期

• ca. 10秒，光子時期開始：大部分的輕子和反輕子相互湮滅。當電子和正電子互相湮滅時，少數但無以計量的電子留存了下來，正電子全數失蹤。
• ca. 10秒：宇宙由輻射的光子主導，普通的物質被與光藕合，而暗物質粒子開始建構非線性的暗物質暈。因為帶電荷的電子和質子阻礙光的發射，宇宙變成超級炙熱的霧。
• ca. 3分鐘，太初核合成：質子和中子形成核，核融合開始形成鋰、重氫（氘）和氦。
• ca. 20分鐘，核融合終止：正常的物質包含75%的氫和25%的氦，自由電子開始散射光。
• ca. 70,000年，物質主導宇宙：可以形成最小結構的金斯長度下跌，重力坍縮開始。

宇宙黑暗時期

 

由WMAP的資料創建的全天空宇宙微波背景輻射圖。

主条目：宇宙微波背景輻射實驗列表

• ca. 37萬年，黑暗時期開始-復合：電子與核形成原子，大多數是氫和氦。嬰兒期的宇宙揭去面紗開始發光，此時的氫和氦維持恆定的數量，電子-重子電漿變得稀薄。溫度下降至3000K，普通物質從輻射中退藕。光子自由飛行，釋放成為宇宙微波背景；宇宙成為中性和透明。之後人造衛星的餘暉模式來源是我們經儀器可以看見最遠的回顧。宇宙微波背景也是唯一的輻射：沒有恆星，沒有其他來源的光。宇宙是空蕩的，只有中性的氫和氦雲。
• ca. 40萬年：密度波開始銘記極化 (波)的特徵訊號。
• ca. 1000萬年：宇宙帶有可示追蹤的重元素，生命起源（生命化學）開始運作。
• ca. 1億年:
  • 重力坍縮：經由暗物質創造出普通物質粒子的結構。
  • 再電離開始：較小（恆星）和較大的非線性結構（類星體）開始略具規模，它們的紫外線使剩餘的中性氣體電離。
• 2-3億年：第一顆恆星開始閃耀。由於多數是第三星族星（在這個時候第二星族星是少數），它們都很巨大、炙熱，但生命週期相當短。不像後世代的恆星，這些恆星缺乏金屬。隨著再電離加劇，光子被自由的質子和電子散射，宇宙再度變得不透明。
• 2億年： HD 140283，"瑪土撒拉"星，在宇宙觀測到，未經證實的最古老恆星。因為它是第二星族星，一些人建議第二星族星的形成在更早以前就開始了。^[5] 已知最老的恆星（被確認的）－SMSS J031300.36-670839.3形成。
• 3億年：第一個大尺度的天體，原星系和類星體可能已開始形成。隨著第三星族恆星繼續燃燒，恆星核合成運轉，更多將氫融合成氦，被稱為主序星的恆星開始燃燒。隨著時間推移，這些恆星被迫將氦融合產生碳、氧、矽、鐵等在元素週期表上更重的重屬元素。這些元素經由超新星爆炸案步道鄰近的氣體雲，將導致更多的第二星族星（貧金屬星）和氣態巨行星的形成。
• 3億8000萬年：UDFj-39546284，當前已知最古老類星體紀錄的保持者。^[6]
• 4億2000萬年：類星體MACS0647-JD形成。
• 4億7000～5億年：Abell 1835 IR1916形成。

新生（Renaissance）

• 6億年：宇宙的文藝復興時期，黑暗時期結束，可見光開始主導整個宇宙。
  • 銀河系可能形成：雖然HD 140283，"瑪土撒拉"星，被認為起源在更早的時期，但它可能來自後來通過我們銀河的星系而被合併的星系。在銀河系內被確認的最古老恆星是HE 1523-0901，是在哈伯極深空影像的極限上。
• 6億3000萬年：GRB 090423，記錄上最古老的伽瑪射線暴，顯示在宇宙演化的早期可能就已經發生超新星。^[7]
• 6億7000萬年：EGS-zs8-1，觀測到距離最遠的萊曼斷裂星系。這顯示星系交互作用在宇宙的很早期歷史就已經發生，例如星暴星系，往往與星系的碰撞和合併相關聯。
• 7億年：星系形成。較小的星系開始合併形成較大的，在此時形成的星系種類可能已經包括耀變體、西佛星系、電波星系、一般星系（橢圓星系、螺旋星系、棒渦星系）和矮星系。
  • UDFy-38135539，第一個在電離階形成，被觀察到的遙遠類星體。
  • 矮星系z8 GND 5296形成。
  • 可能是原型星系的A1689-zD1形成。
• 7億2000萬年：在銀河系銀暈內的球狀星團可能開始形成。
  • 在銀暈內的球狀星團，NGC 6723
• 7億4000萬年：銀河系內第二亮的球狀星團，杜鵑座47形成。
• 7億5000萬年：星系IOK-1，一個萊曼α發射星系形成。
  • GN-108036形成：比銀河系大5倍，質量超過100倍的星系。說明了很早就有巨大的星系。
• 7億7000萬年：已知距離最遙遠的類星體之一，ULAS J1120+0641形成。最早具有超大質量黑洞特徵的星系，顯示這是在大爆炸後不久就存在的大型天體之一。在它光譜中的占有大比率的中性氫顯示它也可能只是或還在形成恆星的過程中。
• 8億年：哈伯極深空看到的最遠距離。
  • SDSS J102915+172927形成：不尋常的第二星族星，主要成分是氫和氦，金屬量非常貧乏。
  • HE0107-5240：最古老的第二星族星之一，是聯星的一部分。
  • LAE J095950.99+021219.1：Bogwiggit星系，最遠端的萊曼α發射體形成。萊曼α發射體被認為是像銀河系這樣的螺旋星系的前身。
  • 球狀星團梅西爾2形成。
• 8億7000萬年：梅西爾30在銀河系內形成。經歷了核心崩潰，這個星團是密度最高的球狀星團之一。
• 8億9000萬年：星系SXDF-NB1006-2形成。
• 9億年：星系BDF-3299形成。
• 9億1000萬年：星系BDF-521形成。

星系時期

相關條目

• Timelines of world history
• 遙遠未來的時間線

外部連結

• 自然歷史年表 （页面存档备份，存于互联网档案馆）

參考資料

1. Ta-Pei Cheng; Ling-Fong Li. Gauge Theory of Elementary Particle Physics. Oxford University Press. 1983: 437. ISBN 0-19-851961-3. 
2. КРОТОВЫЕ НОРЫ: что это – миф, врата в другие миры или математическая абстракция?. Znanie-Sila. 24 June 2018 [2023-07-06]. （原始内容于2023-07-03）. 
3. Какой была наша Вселенная до Большого взрыва?. Hi-News.ru. 4 November 2020 [2023-07-06]. （原始内容于2023-07-06）. 
4. Мы живем в мультивселенной?. RW Space. 12 July 2021 [2023-07-06]. （原始内容于2023-07-06）. 
5. R. Cowen. Nearby star is almost as old as the Universe. Nature News. January 10, 2013 [February 23, 2013]. doi:10.1038/nature.2013.12196. （原始内容于2016-03-27）. 
6. Wall, Mike. Ancient Galaxy May Be Most Distant Ever Seen. Space.com. December 12, 2012 [December 12, 2012]. （原始内容于2019-05-04）. 
7. GRB 090423 goes Supernova in a galaxy, far, far away. Zimbio. [2010-02-23]. （原始内容存档于2013-01-05）.