Czym jest kosmologia?
Kosmologia to dział astronomii i fizyki badający Wszechświat jako całość – jego strukturę, skład, historię od Wielkiego Wybuchu, obecną ewolucję i dalsze losy. Opiera się na ogólnej teorii względności Einsteina, obserwacjach astronomicznych i znajomości fizyki cząstek elementarnych. Współczesna kosmologia jest precyzyjną nauką ilościową – jej kluczowe parametry są mierzone z kilkuprocentową dokładnością.
Fundamentem kosmologii obserwacyjnej jest zasada kosmologiczna: Wszechświat jest jednorodny i izotropowy w dużych skalach (powyżej ok. 100 Mpc). Standardowy model kosmologiczny (ΛCDM – Lambda-Cold Dark Matter) opisuje Wszechświat złożony z ok. 5% materii barionowej, 27% zimnej ciemnej materii i 68% ciemnej energii (Λ), w wieku 13,8 mld lat, geometrycznie płaski. Model przewiduje ewolucję struktury Wszechświata od pierwszotnych fluktuacji kwantowych (amplifikowanych przez inflację) przez Wielki Wybuch, rekombinację, Epokę Ciemną, Rejonizację, formowanie galaktyk i gromad aż po przyszłość. Wielka skala struktury (sieć kosmiczna – nici, węzły, supergromy, pustki) jest wynikiem grawitacyjnego wzrostu zaburzeń początkowo zapisanych w CMB.
Kosmologia konfrontuje się z kilkoma otwartymi problemami: napięcie Hubblea (rozbieżność między mierzonym H0 z CMB ~67 km/s/Mpc a lokalnym H0 ~73 km/s/Mpc), natura ciemnej materii i ciemnej energii, asymetria materia-antymateria oraz los Wszechświata (Wielkie Zamrożenie, Wielki Rozszarp, Wielkie Ściskanie). Misje Euclid, Roman i CMB-S4 będą w następnej dekadzie testować i rozwijać standardowy model.