¿Cuándo apareció la primera luz en el universo?

La velocidad de la luz nos brinda una herramienta increíble para estudiar el universo. A medida que la luz viaja a una velocidad de solo 300,000 km / s, mirando objetos distantes, miramos hacia atrás.

No vemos el sol directamente, sino el sol de hace 8 minutos. Vemos Betelgeuse hace 642 años. Andromeda hace 2.5 millones de años. Y para que pueda continuar más, mirando más en el espacio y más profundo en el pasado. A medida que el universo se expande, los objetos distantes solían estar más cerca.

Si comienzas el reloj en la dirección opuesta y lo llevas al principio, llegarás a un lugar que era más cálido y denso que el Universo de hoy. Era tan denso que todo el Universo inmediatamente después del Big Bang era una sopa de protones, neutrones y electrones, que nada se mantenía unido.



Después de que se expandió ligeramente y se enfrió, su densidad y temperatura comenzaron a parecerse a lo que sucede en el centro de una estrella como nuestro Sol. Se enfrió lo suficiente como para que aparecieran átomos de hidrógeno ionizado.

Dado que las condiciones en el Universo correspondían a lo que está sucediendo en el núcleo de la estrella, la temperatura y la presión fueron suficientes para sintetizar helio y otros elementos más pesados ​​del hidrógeno. Basado en las proporciones de la presencia de elementos en el Universo hoy: 74% de hidrógeno, 25% de helio y 1% de todo tipo de cosas diferentes, sabemos cuánto tiempo ha estado el Universo en este estado "estelar".

Duró unos 17 minutos. Desde los 3 minutos transcurridos desde el Big Bang hasta los 20 minutos transcurridos desde este momento. Y en estos momentos, los payasos recogieron tanto helio que deberían durar toda la vida persiguiendo personas con la ayuda de animales retorcidos de bolas.

El proceso de síntesis crea fotones de rayos gamma. En el núcleo del Sol, estos fotones saltan de un átomo a otro, se rompen desde el núcleo hacia afuera, a través de la zona de emisión del Sol, y eventualmente vuelan al espacio. Este proceso puede llevar decenas de miles de años. Pero en el Universo temprano, estos fotones de rayos gamma iniciales no tenían a dónde ir. En todas partes había un universo caliente y denso.

El universo continuó expandiéndose y, como resultado, solo unos cientos de miles de años después del Big Bang, se enfrió lo suficiente como para que estos átomos de hidrógeno y helio comenzaran a atraer electrones libres y a convertirse en átomos neutros.



Este fue el momento en que apareció la primera luz en el Universo, entre 240,000 y 300,000 años después del Big Bang, conocida como la era de la recombinación. Por primera vez, los fotones podrían descansar un poco, uniéndose a los átomos a través de los electrones. En este momento, el Universo cambió de opaco a transparente.

Esta es la primera luz, en principio, accesible a los astrónomos para su observación. Digamos en coro: Radiación de fondo cósmico de microondas [o radiación reliquia - aprox. transl.]. Dado que el Universo se ha expandido desde hace 13.800 millones de años, los primeros fotones se estiraron, experimentaron un desplazamiento al rojo y, al pasar la parte ultravioleta y visible, pasaron a la parte de microondas del espectro.

Si pudiéramos ver el Universo con ojos de microondas, esta primera explosión de radiación sería visible en cualquier dirección. El universo está celebrando su existencia.

Después del primer estallido de luz, todo estaba oscuro, no había estrellas ni galaxias, solo una gran cantidad de elementos originales. Al comienzo de los siglos oscuros, la temperatura de todo el Universo era de aproximadamente 4000 K. Compare esto con la cifra actual de 2.7 K. Al final de los siglos oscuros, 150 millones de años después, la temperatura bajó a 60 K. más razonable.



Durante los siguientes 850 millones de años, estos elementos se reunieron en enormes estrellas de hidrógeno puro y helio. Sin elementos más pesados, se podrían formar estrellas, decenas o incluso cientos de veces más grandes que nuestro Sol en masa. Esta es la población estelar III, las primeras estrellas para cuya observación todavía no tenemos suficientes telescopios potentes. Los astrónomos sugieren que se formaron aproximadamente 560 millones de años después del Big Bang.

Luego, las primeras estrellas explotaron como supernovas, se formaron estrellas más masivas y también explotaron. Es muy difícil imaginar cómo se veía todo cuando las estrellas explotaban como fuegos artificiales. Pero sabemos que estos eventos fueron tan frecuentes y poderosos que iluminaron todo el universo en la era de la reionización. La mayor parte del universo estaba ocupada por plasma caliente.



El Universo temprano era cálido y terrible, y no tenía suficientes elementos pesados ​​en los que se basa la vida que conocemos. El oxígeno no se puede obtener sin síntesis en una estrella, incluso en varias generaciones de estrellas. Nuestro sistema solar surgió como resultado de muchas generaciones de supernovas, explotando y sembrando nuestra área del espacio con elementos cada vez más pesados.

Ya mencioné que el Universo se enfrió de 4000 K a 60 K. Pero después de unos 10 millones de años desde el momento del Big Bang, la temperatura del Universo seguía siendo de unos 100 C, es decir, el punto de ebullición del agua. Y después de otros 7 millones de años, se enfrió a 0 ° C, la temperatura de congelación del agua.

Lo que llevó a los astrónomos a la idea de que durante unos 7 millones de años, el agua líquida podría encontrarse en todas partes del universo. Y en la Tierra, donde sea que encontremos agua líquida, la vida también se encuentra allí.



Es posible que la vida primitiva se haya formado cuando el universo tenía solo 10 millones de años. El físico Avi Loeb llama a esta vez la era del Universo habitado. No hay evidencia de esta posibilidad, pero la idea es muy buena.

Siempre me sorprende la idea de que a nuestro alrededor, en cualquier dirección, haya la primera luz emitida por el Universo. Le llevó 13.800 millones de años alcanzarnos, y aunque necesitamos ojos de microondas para observarlo, existe y es omnipresente.

Source: https://habr.com/ru/post/es399207/