Hogy pontosan mi történt a kezdetek kezdetének pillanatában, az továbbra is rejtély. Arról a pillanatról van szó, amikor az univerzum létrejött; amikor valamilyen módon megformálódott a tér és az idő, s minden anyag és energia, melyet ma is megfigyelhetünk magunk körül.
A tudomány mai állása szerint Világegyetemünk 13,7 milliárd éve az ősrobbanással kezdődött.
Ekkor jött létre a tér és az azt kitöltő anyag, a T=0 pillanatot tekintjük az Univerzum kezdetének.
Ahogy az ősrobbanás, azaz a T=0 időpont után a Világegyetem tágult, a tágulással együtt csökkent hőmérséklete – ezzel párhuzamosan változtak fizikai jellemzői.
Sajnos nem indulhatunk a 0 időponttól, az ősrobbanást ugyanis 10-43 másodpercnél jobban nem tudjuk megközelíteni. Egyrészt ez a Planck-időtartam, ahol a határozatlanság elve a további kutatások útjába áll. Másrészt a 10-43 másodpercnél korábbi állapotoknál, 1094 g/cm3 sűrűség felett a kvantumgravitáció egyesített elméletére lenne szükségünk, amelyet még nem alkottak meg.
A teremtés első pillanatában, az első másodpercben TÉR és IDŐ, ANYAG és ENERGIA minden mozgásba lendült. Ebben a pillanatban mind a százmilliárd galaxis és a mindegyikükben ott lévő százmilliárd csillag, egy végtelenül kicsi térben sűrűsödött össze.
Az első másodpercben több változás történt, mint az azt követő 13,7 milliárd évben.
Ősrobbanás-elmélet története
Az ősrobbanás elméletének fejlődésében egyaránt szerepet játszottak a megfigyelések és az elméleti megfontolások. A megfigyelések azt mutatták, hogy a legtöbb spirálgalaxis távolodik a Földtől, de a megfigyelők nem voltak tudatában a kozmológia erre vonatkozó következményeknek, és annak sem, hogy a csillagközi „ködök” a Tejútrendszeren kívül találhatóak.
Az ősrobbanás-elmélet az egyik magyarázata annak, hogy a mai univerzum állapota jelentősen eltér a múltbeli és jövőbeli állapottól. Ebből a modellből George Gamow 1948-ban megjósolta a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzást, amelyet az 1960-as években fedeztek fel, és az elmélet bizonyítékaként szolgált a rivális elmélettel, az állandó állapotú (steady state) világegyetemmel szemben.
Georges Lemaître
A kozmosz rejtélyes múltjáról nem volt még ennyire kiforrott képünk, mint Georges Lemaître idejében, akit később neveztek el az ősrobbanás-elmélet atyjának. A belga pap a Leuveni Katolikus Egyetem fizika és csillagászat tanára dolgozta ki először 1931-ben „ősatom” név alatt. 1927-ben Albert Einstein egyenleteire talált megoldása alapján, még csak sejtette, hogy a Világegyetem egyetlen pontként születhetett az idő kezdetekor, majd hirtelen tágulásba fogott.
„A világegyetem fejlődése egy éppen véget ért tűzijátékhoz hasonlítható; egy kevés võrös zsarátnok, hamu és füst.” – mondta Lemaître a mindenség létrejöttéről.
„Egy lehűlt salakrögön állva, a csillagok lassú kihunyását szemlélve próbáljuk felidézni a világok kezdetének tovatunt ragyogását.”
Lemaître zsenialitását azonban csak később ismerték el; eredményeit egy kevesek által olvasott belga folyóiratban tette közzé, így azok nem sok tudóshoz jūtottak el. Emiatt Lemaître elvesztette esélyét arra, hogy híressé váljon.
De ha minden galaxis távolodik, akkor vajon valaha mind közelebb voltak egymáshoz? Talán mind egyetlen pontból dobódott ki?
Lemaître munkája végül 1931-ben vált közismertté, miután Sir Arthur Eddington rábukkant – addigra azonban Hubble már megtette a maga felfedezését. Albert Einstein először nem hitte el Lemaître eredményét, ám Hubble bizonyítékai őt is meggyőzték.
Fred Hoyle
Lemaître elméletének sokkal hangosabb kritikusa volt Fred Hoyle, a Cambridge-i Egyetem asztrofizikusa, tőle származik a gunyorosnak szánt, ám később angolszász nyelvterületen széles körben elterjedt és megragadt „Big Bang” („nagy bumm”) elnevezés. Hoyle ezzel szemben a saját, állandó állapotú világegyetemet leíró elméletét favorizálta, eszerint az univerzum örök és változatlan.
Edwin Hubble
1929-ben Edwin Hubble kísérleti bizonyítékot talált Lemaître elméletének igazolására. Edwin Hubble és asszisztense, Milton Humason a kaliforniai Mount Wilson Obszervatórium 2,5 méteres távcsövének okulárjánál fáradoztak a spirális ködök mibenlétének kideritésén. Ezeket korábban a saját Tejútrendszerünk részeinek gondolták, ám Hubble kimutatta, hogy valójában távoli szigetuniverzumok, a miénkhez hasonló teljes jogú galaxisok sok millió fényév távolságra.
Hubble e vizsgálat során megmérte a spirális ködök vöröseltolódásait. Ez a jelenség hasonlít a mellettünk elhaladó rendőrautó szirénájának hangmagasság-változásához, a Doppler-effektushoz. Amíg a rendőrautó felénk száguld, az irányunkba tartó hanghullámok összetorlódnak, így magasabb hangot érzékelünk. Amint az autó távolodni kezd tőlünk, a hanghullámok megritkulnak, a sziréna hangját mélyebbnek halljuk. A világűrben felénk száguldó égitestek fényének hullámhossza megrövidül, színe kékebbé válik. A csillagászok ezt kékeltolódásnak nevezik. Ugyanakkor a tőlünk távolodó dolgok fénye megnyúlik, vörösebbé válik, ez a vöröseltolódás. Meglepő módon Hubble azt találta, hogy szinte minden galaxis fénye a vörös felé tolódott el, vagyis mind távolodik tőlünk, a később Hubble-törvénynek elnevezett összefüggésnek megfelelően.
Több évig a kétféle elmélet támogatottsága nagyjából egyenlő mértékű volt, a további megfigyelések viszont egyértelműen arra utaltak, hogy a világegyetem egy forró állapotból fejlődött ki. A kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás 1965-ös felfedezése után ezt tekintették a világegyetem eredetét és fejlődését legjobban leíró elméletnek, és gyakorlatilag az összes kozmológiai elméleti munka manapság ennek kiterjesztése vagy finomítása. A jelenlegi munkák legtöbbje azzal foglalkozik, miképp alakultak ki a galaxisok az ősrobbanás során, mi történt az ősrobbanáskor, valamint a megfigyelések és az elmélet összeegyeztetésével.
Óriási előrehaladás történt az ősrobbanás-kozmológiában az 1990-es évek végén, és a 21. század elején a távcsövek technológiájának nagyfokú fejlődésével, és az olyan műholdak nagy mennyiségű adatával, mint a COBE, a Hubble űrtávcső vagy a WMAP. Ezek az adatok lehetővé tették a csillagászok számára, hogy az ősrobbanás paramétereit nagy pontossággal határozzák meg, és egy új, váratlan felfedezést tettek, amely szerint a világegyetem gyorsulva tágul.