Šviesos greitis suteikia mums nuostabų įrankį Visatos tyrinėjimui. Kadangi šviesa nuskrieja tik 300 000 kilometrų per sekundę, matydami tolimus objektus, žvelgiame atgal į laiką.
Jūs matote ne Saulę, kokia ji yra šiandien, jūs matote 8 minučių senumo Saulę. Matote 642 metų Betelgeuse. 2,5 milijono metų Andromeda. Tiesą sakant, galite tai daryti toliau, žvelgdami toliau ir giliau į laiką. Kadangi Visata šiandien plečiasi, anksčiau ji buvo arčiau.
Paleiskite Visatos laikrodį atgal, iki pat pradžios, ir pateksite į vietą, kuri buvo karštesnė ir tankesnė nei šiandien. Tokia tanki, kad visa Visata netrukus po Didžiojo sprogimo tebuvo protonų, neutronų ir elektronų sriuba, niekas jų nesulaikė.
Didžiojo sprogimo teorija: Visatos istorija, prasidedanti nuo išskirtinumo ir nuo tada besiplečianti. Kreditas: grandunificationtheory.com
Tiesą sakant, kai ji šiek tiek išsiplėtė ir atvėso, visa Visata buvo tokia karšta ir tokia pat tanki kaip žvaigždės, kaip mūsų Saulė, šerdis. Jis buvo pakankamai vėsus, kad susidarytų jonizuoti vandenilio atomai.
Kadangi Visatoje yra žvaigždės šerdies sąlygos, ji turėjo tokią temperatūrą ir slėgį, kad iš tikrųjų susilietų vandenilis į helią ir kitus sunkesnius elementus. Remiantis tų elementų, kuriuos šiandien matome Visatoje, santykiu: 74% vandenilio, 25% helio ir 1% įvairių medžiagų, žinome, kiek laiko Visata buvo tokioje „visa Visata yra žvaigždė“ būsenoje.
Tai truko apie 17 minučių. Nuo 3 minučių po Didžiojo sprogimo iki maždaug 20 minučių po Didžiojo sprogimo. Per tas kelias trumpas akimirkas klounai surinko visą helio kiekį, kurio jiems kada nors prireiks, kad persekiotų mus visą gyvenimą balionais.
Lydymosi procesas sukuria gama spinduliuotės fotonus. Mūsų Saulės šerdyje šie fotonai šokinėja nuo atomo prie atomo, galiausiai išeina iš šerdies per Saulės spinduliavimo zoną ir galiausiai iškeliauja į kosmosą. Šis procesas gali trukti dešimtis tūkstančių metų. Tačiau ankstyvojoje Visatoje šiems pirminiams gama spinduliuotės fotonams nebuvo kur išeiti. Visur buvo karštesnė, tankesnė Visata.
Visata toliau plėtėsi ir galiausiai, praėjus vos keliems šimtams tūkstančių metų po Didžiojo sprogimo, Visata pagaliau buvo pakankamai vėsi, kad šie vandenilio ir helio atomai pritrauktų laisvuosius elektronus, paversdami juos neutraliais atomais.
Menininko įspūdis, kaip didžiulės kosminės struktūros nukreipia fotonus kosminiame mikrobangų fone (CMB). Kreditas: ESA ir „Planck Collaboration“.
Tai buvo pirmosios šviesos Visatoje momentas, praėjus 240 000–300 000 metų po Didžiojo sprogimo, žinomo kaip rekombinacijos era. Pirmą kartą fotonai galėjo sekundę pailsėti, kaip elektronai prijungti prie atomų. Būtent šiuo metu Visata iš visiškai nepermatomos tapo skaidria.
Ir tai yra ankstyviausia šviesa, kurią gali pamatyti astronomai. Pirmyn, pasakykite tai su manimi: kosminė mikrobangų foninė spinduliuotė. Kadangi Visata plėtėsi per 13,8 milijardo metų nuo tada iki dabar, pirmieji fotonai buvo ištempti arba raudonai pasislinkę nuo ultravioletinės ir matomos šviesos iki mikrobangų spektro galo.
Jei galėtumėte pamatyti Visatą mikrobangų akimis, pamatytumėte pirmąjį spinduliuotės sprogimą visomis kryptimis. Visata švenčia savo egzistavimą.
Po to pirmojo šviesos sprogimo viskas buvo tamsu, nebuvo nei žvaigždžių, nei galaktikų, tik didžiulis kiekis šių pirminių elementų. Šių tamsiųjų amžių pradžioje visos Visatos temperatūra buvo apie 4000 kelvinų. Palyginkite tai su 2,7 kelvino, kurį matome šiandien. Tamsiųjų amžių pabaigoje, po 150 milijonų metų, temperatūra buvo labiau pagrįsta 60 kelvinų.
Menininko samprata apie pirmąsias žvaigždes Visatoje, kurios įsijungia maždaug 200 milijonų metų po Didžiojo sprogimo. Šios pirmosios saulės buvo pagamintos iš beveik gryno vandenilio ir helio. Jie ir vėlesnės kartos žvaigždės iš šių paprastų gamino sunkesnius elementus. Autoriai: NASA / WMAP mokslo komanda
Per ateinančius 850 milijonų metų šie elementai susijungė į pabaisa žvaigždes iš gryno vandenilio ir helio. Be sunkesnių elementų jie galėjo laisvai formuoti žvaigždes, kurių masė buvo dešimtis ar net šimtus kartų didesnė už mūsų pačių Saulę. Tai yra III populiacijos žvaigždės arba pirmosios žvaigždės, ir mes dar neturime pakankamai galingų teleskopų, kad galėtume jas pamatyti. Astronomai netiesiogiai apskaičiavo, kad tos pirmosios žvaigždės susiformavo praėjus maždaug 560 milijonų metų po Didžiojo sprogimo.
Tada tos pirmosios žvaigždės sprogo kaip supernovos, susiformavo masyvesnės žvaigždės ir jos taip pat detonavo. Sunku įsivaizduoti, kaip atrodė tas laikas, kai žvaigždės šėlo kaip fejerverkai. Tačiau mes žinome, kad tai buvo toks įprastas ir toks smurtinis, kad apšvietė visą Visatą epochoje, vadinamoje reionizacija. Didžioji Visatos dalis buvo karšta plazma.
Mokslininkai naudojo ESO labai didelį teleskopą, kad ištirtų ankstyvąją Visatą keliais skirtingais laikais, kai ji tapo skaidri ultravioletiniams spinduliams. Šis trumpas, bet dramatiškas kosminės istorijos etapas, žinomas kaip reionizacija, įvyko maždaug prieš 13 milijardų metų.
Ankstyvoji Visata buvo karšta ir siaubinga, o sunkesnių elementų, nuo kurių priklauso gyvybė, kaip mes žinome, nebuvo daug. Tik pagalvok apie tai. Jūs negalite gauti deguonies be sintezės žvaigždėje, net keliose kartose. Mūsų pačių Saulės sistema yra kelių kartų supernovų, kurios sprogo ir pasėjo mūsų regioną vis sunkesniais elementais, rezultatas.
Kaip jau minėjau straipsnyje, Visata atvėso nuo 4000 kelvinų iki 60 kelvinų. Praėjus maždaug 10 milijonų metų po Didžiojo sprogimo, Visatos temperatūra buvo 100 C – vandens virimo temperatūra. Ir tada po 7 milijonų metų temperatūra nukrito iki 0 C, vandens užšalimo taško.
Tai paskatino astronomus iškelti teoriją, kad maždaug 7 milijonus metų skystas vanduo buvo visoje Visatoje... visur. Ir visur, kur randame skystą vandenį Žemėje, randame gyvybę.
Menininko ankstyvosios Visatos iliustracija. Vaizdo kreditas: NASA
Taigi gali būti, kad primityvi gyvybė galėjo susiformuoti Visatoje tebuvo 10 milijonų metų. Fizikas Avi Loebas tai vadina tinkama gyventi Visatos epocha. Nėra įrodymų, bet tai gana šauni idėja pagalvoti.
Man visada absoliučiai lenkiama mintis, kad aplink mus visomis kryptimis yra pirmoji šviesa iš Visatos. Prireikė 13,8 milijardo metų, kad mus pasiektų, ir nors mums reikia mikrobangų akių, kad ją pamatytume, jos yra visur.
Podcast'as (vaizdo įrašas): parsisiųsti (Trukmė: 6:32 – 84,9 MB)
Prenumeruoti: Apple podcast'ai | RSS
