הכרונולוגיה של היקום

היסטוריית היקום
הכרונולוגיה של היקום מתארת את ההיסטוריה של היקום מרגע היווצרותו עד להווה, עם תחזית לעתיד הרחוק. לפי תאוריית המפץ הגדול, היקום היה דחוס וחם לאין שיעור, ומאז הוא מתפשט. התנאים ששררו ביקום החדש היו כה קיצוניים והתהליכים כה רבי עוצמה, שהוא עבר יותר שינויים בשנייה הראשונה להיותו מאשר במיליארדי השנים שחלפו מאז.
הכוחות והחלקיקים המוכרים בהווה היו מאוחדים בתחילת ימיו של היקום, והלכו ונפרדו במספר מעברי פאזה, מעין מעברים של מצב צבירה. תחילה נפרד כוח הכובד, אחריו נפרד הכוח החזק שמלכד את הקווארקים, ואת הפרוטונים והנייטרונים בגרעין, ולאחר מכן נפרדו הכוח האלקטרומגנטי והכוח החלש. ככל שהטמפרטורה ירדה הופיעו חלקיקים חדשים: גלואונים מופיעים עם היפרדות הכוח החזק, פוטונים מופיעים כשנפרדת האלקטרומגנטיות, קווארקים, אבני הבניין של החומר, מתחילים להיווצר יחד עם האנטי-קווארקים, חומר מופיע לראשונה ביקום – נראה שכל החלקיקים וכל הכוחות הפועלים עליהם, שבהווה הם שונים זה מזה בצורה מובהקת, הם הבטים של ישות אחת, ונראים שונים רק כשהאנרגיה שלהם מספיק נמוכה.
גילו של היקום הנצפה מוערך ל-13.819 מיליארד שנים, על פי קבוע האבל, שהוא מדד למהירות התפשטות היקום. בשל התפשטות היקום, רדיוס היקום הנראה איננו 13.819 מיליארד שנות אור אלא גדול יותר, כ-46 מיליארד שנות אור.
עד ראשית המאה ה-20, וגם בעת שאלברט איינשטיין ניסח את תורת היחסות הכללית, הדעה המדעית גרסה שגלקסיית שביל החלב היא היקום כולו. מאז היו תגליות נוספות וחלה התפתחות גדולה בהבנת היווצרותו של היקום. לא מעט שאלות נותרו עדיין ללא מענה, ביניהן מה גורם לאסימטריה של החומר והאנטי-חומר ביקום, או במילים אחרות מדוע נוצר עודף של חומר על פני אנטי-חומר, והחומר מרכיב את היקום. בעיות נוספות הן בעיית החומר האפל – לפי חישובים חסרה ביקום כמות גדולה של חומר כדי להסביר את מהירות הסיבוב של הגלקסיות, וחידת האנרגיה האפלה – היקום מתרחב במהירות מואצת, והגורם להאצה הוא עדיין חידתי.
אפשר לחלק את ציר הזמן של היקום לארבעה חלקים:
היקום המוקדם מאוד – נמשך מתחילת עידן פלאנק (זמן פלאנק לאחר המפץ הגדול) עד  {10}^{-32} שניות בתום העידן האלקטרו-חלש. תקופה זו נחקרת מבחינה תאורטית, אך האנרגיות העצומות ביקום זה הן מעבר ליכולת המחקר של הפיזיקה האמפירית.
היקום המוקדם – מעידן הקווארקים עד כ-150 מיליון שנה בתום העידן החשוך. בתחילת שלב זה הופיעו כוחות והחלקיקים האלמנטריים, אבל היקום היה עדיין במצב של פלזמה אטומה והפוטונים לא יכלו לנוע בתוכו. בסביבות 380 אלף שנה על ציר הזמן התחיל עידן הרקומבינציה, החלקיקים האלמנטריים התחברו ויצרו אטומים, והפוטונים השתחררו לנוע ביניהם. אז מתחילה "התקופה החשוכה" (dark age) שנמשכה עד 150 מיליון שנים על ציר הזמן. היקום היה שקוף והפוטונים היו חופשיים לנוע, אך עדיין לא נוצרו בו תבניות גדולות והכוכב הראשון עדיין לא זרח, לכן היקום נראה חשוך.
עידן התצורות הגדולות או היקום זרוע הכוכבים – מהריוניזציה (היינון מחדש) ועד להווה. בעידן זה נוצרו הכוכבים, הגלקסיות, קבוצות וצבירי הגלקסיות וצבירי-העל. דיסקית הגלקסיה שלנו התחילה להיווצר בערך בשנת 5 מיליארד. מערכת השמש נוצרה בערך לפני 4.6 מיליארד שנים, והסימנים הראשונים לחיים על כדור הארץ התחילו להופיע לפני כ-3.5 מיליארד שנים. שלב זה עתיד על פי התאוריות להימשך עוד כמאה מיליארד שנים.
העתיד הרחוק – היקום יתפשט עד אין קץ, אך קיימים תרחישים שונים לסופו של היקום. כמה מהם הם מות החום של היקום, הקריעה הגדולה, הקיפאון הגדול ועוד.
במודל המפץ הגדול הוכנס תיקון שנקרא תאוריית האינפלציה, ולפיה בשבריר השנייה הראשון לקיומו היקום עבר התרחבות אדירה, בקצב גבוה בהרבה ממהירות האור (אין בכך סתירה לתורת היחסות הפרטית, שכן לא מדובר בתנועה, אלא בהתרחבות של החלל שבין כל שתי נקודות). התאוריה נועדה להסביר תופעות שאינן עולות בקנה אחד עם מודל המפץ הגדול הסטנדרטי, כמו בעיית האופק.