Якщо ви не займаєтеся астрономією на впевненому рівні, ви напевно хоч раз задавалися питанням: скільки існує незалежних способів вимірювання віку Всесвіту? Вчені раді були б сказати, що є безліч ліній доказів, які вказують на вік Всесвіту в 13,8 мільярда років, подібно до того, як є безліч незалежних покажчиків на користь існування темної матерії. Але насправді, є тільки два хороших свідоцтва, і одне краще іншого.

«Хороший» спосіб дізнатися вік Всесвіту - вивчити той факт, що вона розширюється і охолоджується, і визнати, що в минулому вона була гаряче і щільніше. Якщо ми повернемося в найдавніші часи, ми з'ясуємо, що обсяг Всесвіту був менший, і не тільки матерія була збита щільніше, але і довжини хвиль окремих фотонів (часток світла) були коротше, оскільки розширення Всесвіту розтягнуло їх до нинішньої довжини.

Оскільки довжина хвилі фотона визначає його енергію і температуру, чим коротше довжина хвилі фотона, тим вище його енергія і температура. У міру того як ми будемо повертатися все далі і далі в часі, температура буде рости все вище і вище, поки в якийсь момент ми не досягнемо найперших стадій Великого Вибуху.

Це важливо, запам'ятаємо: є «рання стадія» гарячого Великого Вибуху.

Якби у нас була можливість протягувати щуп «нескінченно» в зворотному напрямку, ми би досягли сингулярності, в якій відома нам фізика не працювала б. У нашому сучасному розумінні самої ранньому Всесвіті відомо, що інфляційного станом передував гарячий і щільний Великий Вибух, а інфляційний стан тривав невизначений час.

Тому коли ми говоримо про «вік Всесвіту», ми говоримо про те, скільки часу пройшло з тих пір, як Всесвіт можна було вперше описати як Великий Вибух, і до сьогоднішнього дня.

Відповідно до законів загальної теорії відносності, якщо у вас буде Всесвіт на зразок нашої, яка:

• а) з однорідною щільністю на найбільших масштабах;
• б) має одні й ті ж закони і загальні властивості у всіх місцях;
• в) однакова в усіх напрямках і
• г) в якій Великий Вибух стався у всіх місцях одночасно і всюди, то

є унікальна зв'язок між віком Всесвіту і її розширенням в процесі творення її історії.

Іншими словами, якби ми могли виміряти розширення Всесвіту сьогодні і те, як вона розширилася за всю свою історію, ми б точно дізналися, які різні компоненти її складають. Ми дізналися це з ряду спостережень, включаючи:

1. Прямі вимірювання яскравості і відстані до об'єктів у Всесвіті на кшталт зірок, галактик і наднових, які дозволили нам вибудувати лінійку космічних відстаней.
2. Вимірювання великомасштабної структури, кластеризації галактик і баріонних акустичних коливань.
3. Коливання в мікрохвильовому космічному тлі, такий собі «знімок» Всесвіту, коли їй було всього 380 000 років.

Ви збираєте все це воєдино і отримуєте Всесвіт, яка сьогодні складається на 68% з темної енергії, на 27% з темної матерії, на 4,9% зі звичайної матерії, на 0,1% з нейтрино, на 0,01% з випромінювання , ну і всякого «по дрібниці».

Потім ви дивитеся на розширення Всесвіту сьогодні і екстраполіруете його назад в часі, збираючи воєдино історію розширення Всесвіту, а значить і її вік.

Ми отримуємо цифру - найбільш точно від Планка, однак доповнену іншими джерелами на зразок вимірювань наднових, ключового проекту HST та Sloan Digital Sky Survey - віку Всесвіту, 13,81 мільярда років, плюс-мінус 120 мільйонів років. Ми впевнені в віці Всесвіту з 99,1-відсотковою ймовірністю, і це дуже круто.

У нас є цілий ряд різних наборів даних, які вказують на такий висновок, але вони, на ділі, отримані за допомогою одного методу. Нам просто пощастило, що є узгоджена картина, всі крапки якої вказують в одному напрямку, але в дійсності неможливо точно назвати вік Всесвіту. Всі ці точки пропонують різні ймовірності, і десь на перетині народжується наша думка щодо віку нашого світу.

Якби Всесвіт володіла тими ж властивостями, але перебувала на 100% зі звичайної матерії (тобто без темної матерії або темної енергії), нашого Всесвіту було б всього 10 мільярдів років. Якби Всесвіт складався зі звичайної матерії на 5% (без темної матерії і темної енергії), а постійна Хаббла становила б 50 км / с / Мпк, а не 70 км / с / Мпк, нашого Всесвіту було б 16 мільярдів років. З комбінацією всього цього, ми майже напевно можемо сказати, що вік Всесвіту - 13,81 мільярда років. З'ясувати цю цифру - величезний подвиг для науки.

Цей метод з'ясування по праву кращий. Він головний, впевнений, найбільш повний і перевірений безліччю різних доказів, що вказують на нього. Але є й інший метод, і він дуже корисний для перевірки наших результатів.

Він зводиться до того, що ми знаємо, як живуть зірки, як вони спалюють своє паливо і вмирають. Зокрема, ми знаємо, що всі зірки, поки живуть і пропалюють основне паливо (синтезуючи гелій з водню), володіє певною яскравістю і кольором, і залишаються при цих специфічних показниках конкретний відрізок часу: поки в ядрах не закінчується паливо.

У цей момент яскраві, сині і масивні зірки починають еволюціонувати в гіганти або надгіганти.

Дивлячись на ці точки в скупченні зірок, які утворилися в один час, ми можемо з'ясувати - якщо, звичайно, знаємо принцип роботи зірок - вік зірок у кластері. Дивлячись на старі кульові скупчення, ми з'ясовуємо, що ці зірки найчастіше прийшли до життя приблизно 13,2 мільярда років тому. (Втім, є невеликі розбігання в мільярд років).

Вік в 12 мільярдів років досить поширений, але вік в 14 мільярдів років і більше - це щось дивне, хоча був період в 90-х, коли вік в 14-16 мільярдів років згадувався досить часто. (Покращена розуміння зірок і їх еволюції істотно занизили ці цифри).

Отже, у нас є два методи - космічної історії та вимірювання локальних зірок, - які вказують на те, що вік нашого Всесвіту - 13-14 мільярдів років. Нікого не здивує, якщо вік уточниться до 13,6 або навіть до 14 мільярдів років, але навряд чи це буде 13 або 15. Якщо вас будуть питати, говорите, що вік Всесвіту 13,8 мільярда років, претензій до вас не буде.