متى ظهر النور الأول في الكون؟

تعطينا سرعة الضوء أداة مذهلة لدراسة الكون. عندما ينتقل الضوء بسرعة لا تتجاوز 300000 كم / ثانية ، بالنظر إلى الأشياء البعيدة ، فإننا ننظر إلى الوراء.

لا نرى الشمس مباشرة ، ولكن الشمس منذ 8 دقائق. نرى Betelgeuse قبل 642 سنة. أندروميدا قبل 2.5 مليون سنة. وبذلك يمكنك الاستمرار في البحث عن بُعد في الفضاء والتعمق أكثر في الماضي. مع توسع الكون ، كانت الأجسام البعيدة أقرب.

إذا قمت بتشغيل الساعة في الاتجاه المعاكس وأدخلتها إلى البداية ، فستصل إلى مكان كان أكثر حرارة وكثافة من عالم اليوم. كان كثيفًا جدًا لدرجة أن الكون كله بعد الانفجار العظيم كان حساءًا من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات ، لم يكن هناك شيء متماسكًا.



بعد أن توسعت قليلاً وبردت ، بدأت كثافتها ودرجة حرارتها تشبه ما يحدث في وسط نجم مثل شمسنا. أصبح باردًا بما يكفي لظهور ذرات الهيدروجين المتأينة.

نظرًا لأن الظروف في الكون تتوافق مع ما يحدث في قلب النجم ، كانت درجة الحرارة والضغط كافية لتجميع الهليوم والعناصر الأثقل الأخرى من الهيدروجين. بناءً على نسب وجود العناصر في الكون اليوم: 74٪ من الهيدروجين و 25٪ من الهيليوم و 1٪ من جميع أنواع الأشياء المختلفة ، نحن نعلم كم كان الكون في هذه الحالة "النجمية".

استمرت حوالي 17 دقيقة. من 3 دقائق المنقضية منذ الانفجار الكبير إلى 20 دقيقة المنقضية من هذه اللحظة. وفي هذه اللحظات ، جمع المهرجون الكثير من الهليوم بحيث يجب أن يستمروا مدى الحياة في ملاحقة الناس بمساعدة الحيوانات الملتوية من الكرات.

تخلق عملية التوليف فوتونات أشعة غاما. في قلب الشمس ، تقفز هذه الفوتونات من ذرة إلى ذرة ، وتندلع من القلب إلى الخارج ، عبر منطقة انبعاث الشمس ، وتطير في النهاية إلى الفضاء. قد تستغرق هذه العملية عشرات الآلاف من السنين. لكن في بدايات الكون ، لم يكن لدى هذه فوتونات أشعة غاما الأولية مكان تذهب إليه. في كل مكان كان الكون حارًا وكثيفًا.

استمر الكون في التمدد ، ونتيجة لذلك ، بعد بضع مئات الآلاف من السنين فقط من الانفجار العظيم ، تبريده بما فيه الكفاية بحيث بدأت ذرات الهيدروجين والهيليوم في جذب الإلكترونات الحرة وتتحول إلى ذرات محايدة.



كانت هذه هي اللحظة التي ظهر فيها أول ضوء في الكون ، بين 240،000 و 300،000 سنة بعد الانفجار العظيم ، والمعروف باسم عصر إعادة التركيب. ولأول مرة ، يمكن للفوتونات أن ترتاح قليلاً ، متصلاً بالذرات عبر الإلكترونات. في هذه اللحظة ، تحول الكون من معتم إلى شفاف.

هذا هو أقرب ضوء ، من حيث المبدأ ، في متناول الفلكيين لرصده. دعنا نقول في جوقة: إشعاع الخلفية الميكروويف الكوني [أو الإشعاع المتبقي - تقريبًا. ترجم.]. منذ أن تمدد الكون منذ 13.8 مليار سنة ، تمدد أول الفوتونات ، بعد أن واجهت انزياحًا أحمرًا ، وبعد أن اجتاز الجزء فوق البنفسجي والجزء المرئي ، انتقل إلى جزء الميكروويف من الطيف.

إذا استطعنا رؤية الكون بعيون تعمل بالموجات الدقيقة ، فإن هذا الاندفاع الإشعاعي الأول سيكون مرئيًا في أي اتجاه. الكون يحتفل بوجوده.

بعد الاندفاع الأول للضوء ، كان كل شيء مظلمًا ، ولم تكن هناك نجوم ومجرات ، بل كان هناك عدد ضخم من العناصر الأصلية. في بداية القرون المظلمة ، كانت درجة حرارة الكون بأكمله حوالي 4000 كلفن مقارنة بهذا الرقم اليوم 2.7 كلفن. وبحلول نهاية القرون المظلمة ، بعد 150 مليون سنة ، انخفضت درجة الحرارة إلى 60 ألفًا أكثر معقولية.



في 850 مليون سنة مقبلة ، تجمعت هذه العناصر في نجوم ضخمة من الهيدروجين النقي والهليوم. بدون عناصر أثقل ، يمكن أن تتشكل النجوم ، أو حتى عشرات المرات أكبر من شمسنا في الكتلة. هذه هي المجموعة النجمية III ، وهي النجوم الأولى التي لم نرصدها بعد والتي لا نملكها بعد من التلسكوبات القوية. يقترح علماء الفلك أنهم شكلوا ما يقرب من 560 مليون سنة بعد الانفجار العظيم.

ثم انفجرت النجوم الأولى مثل النجوم المتفجرة ، وتشكلت نجوم أكثر ضخامة ، وانفجرت أيضًا. من الصعب جدًا أن تتخيل كيف بدا كل شيء عندما انفجرت النجوم مثل الألعاب النارية. لكننا نعلم أن هذه الأحداث كانت متكررة وقوية جدًا لدرجة أنها أضاءت الكون بأكمله في عصر إعادة التأيين. احتلت البلازما الساخنة معظم الكون.



كان الكون المبكر حارًا ورهيبًا ، ولم يكن لديه عناصر ثقيلة كافية تستند إليها الحياة التي نعرفها. لا يمكن الحصول على الأكسجين بدون التوليف في النجم ، حتى في عدة أجيال من النجوم. نشأ نظامنا الشمسي نتيجة لأجيال عديدة من المستعرات الأعظمية ، حيث انفجرت وزرع منطقتنا من الفضاء بعناصر أثقل بشكل متزايد.

ذكرت بالفعل أن الكون يبرد من 4000 كلفن إلى 60 كلفن. ولكن بعد حوالي 10 ملايين سنة من لحظة الانفجار العظيم ، كانت درجة حرارة الكون لا تزال حوالي 100 درجة مئوية ، أي نقطة غليان الماء. وبعد 7 ملايين سنة أخرى ، تم تبريده إلى صفر درجة مئوية ، ودرجة حرارة الماء المتجمدة.

الأمر الذي قاد الفلكيين إلى فكرة أنه لمدة 7 ملايين سنة ، يمكن العثور على الماء السائل في كل مكان في الكون. وعلى الأرض ، حيثما نجد الماء السائل ، توجد الحياة هناك أيضًا.



من الممكن أن تكون الحياة البدائية قد تكونت عندما كان عمر الكون 10 ملايين سنة فقط. الفيزيائي آفي لوب يسمي هذه المرة عصر الكون المأهول. لا يوجد دليل على هذا الاحتمال ، لكن الفكرة رائعة جدًا.

لقد أذهلتني دائمًا فكرة أنه من حولنا في أي اتجاه هناك أول ضوء ينبعث منه الكون. لقد استغرقته 13.8 مليار سنة للوصول إلينا ، وعلى الرغم من أننا نحتاج إلى عيون ميكروويف لمراقبته ، فهو موجود ويوجد في كل مكان.

Source: https://habr.com/ru/post/ar399207/