Kapan cahaya pertama muncul di alam semesta?

Kecepatan cahaya memberi kita alat luar biasa untuk mempelajari alam semesta. Saat cahaya bergerak dengan kecepatan hanya sekitar 300.000 km / d, melihat benda-benda yang jauh, kita melihat ke belakang.

Kami tidak melihat matahari secara langsung, tetapi matahari 8 menit yang lalu. Kami melihat Betelgeuse 642 tahun yang lalu. Andromeda 2,5 juta tahun yang lalu. Sehingga Anda dapat melanjutkan lebih jauh, mencari lebih jauh di ruang angkasa dan lebih dalam ke masa lalu. Saat alam semesta mengembang, objek yang jauh dulunya lebih dekat.

Jika Anda memulai jam di arah yang berlawanan dan membawanya ke awal, maka Anda akan tiba di tempat yang lebih panas dan lebih padat daripada Alam Semesta saat ini. Sangat padat sehingga seluruh alam semesta segera setelah Big Bang adalah sup proton, neutron, dan elektron, yang tidak ada yang disatukan.



Setelah mengembang sedikit dan mendingin, kerapatan dan suhunya mulai menyerupai apa yang terjadi di pusat bintang seperti Matahari kita. Itu menjadi cukup dingin untuk atom hidrogen terionisasi muncul.

Karena kondisi di Semesta berhubungan dengan apa yang terjadi di inti bintang, suhu dan tekanan cukup untuk mensintesis helium dan lainnya, unsur-unsur yang lebih berat dari hidrogen. Berdasarkan proporsi kehadiran unsur-unsur di Alam Semesta saat ini: 74% hidrogen, 25% helium, dan 1% dari semua jenis hal yang berbeda, kita tahu berapa lama Semesta berada dalam keadaan "bintang" ini.

Itu berlangsung sekitar 17 menit. Dari 3 menit berlalu sejak Big Bang hingga 20 menit berlalu dari saat ini. Dan pada saat-saat ini badut-badut mengumpulkan begitu banyak helium sehingga mereka harus bertahan seumur hidup mengejar orang-orang dengan bantuan binatang yang dipelintir dari bola.

Proses sintesis menciptakan foton sinar gamma. Di inti Matahari, foton-foton ini melompat dari atom ke atom, keluar dari inti ke luar, melalui zona pemancar Matahari, dan akhirnya terbang ke luar angkasa. Proses ini bisa memakan waktu puluhan ribu tahun. Tetapi di alam semesta awal, foton sinar gamma awal ini tidak punya tempat untuk pergi. Di mana-mana ada Semesta yang panas dan padat.

Alam semesta terus mengembang, dan sebagai hasilnya, hanya beberapa ratus ribu tahun setelah Big Bang, ia mendingin dengan cukup sehingga atom hidrogen dan helium ini mulai menarik elektron bebas dan berubah menjadi atom netral.



Ini adalah saat cahaya pertama muncul di Semesta, antara 240.000 dan 300.000 tahun setelah Big Bang, yang dikenal sebagai era rekombinasi. Untuk pertama kalinya, foton dapat sedikit beristirahat, yang melekat pada atom melalui elektron. Pada saat ini, Semesta berubah dari buram menjadi transparan.

Ini adalah cahaya paling awal, pada prinsipnya, dapat diakses oleh para astronom untuk observasi. Katakanlah dalam paduan suara: Cosmic Microwave Background Radiation [atau peninggalan radiasi - kira-kira. diterjemahkan.]. Sejak Semesta telah berkembang sejak 13,8 miliar tahun, foton pertama itu direntangkan, mengalami pergeseran merah, dan, setelah melewati bagian ultraviolet dan tampak, melewati bagian gelombang mikro dari spektrum.

Jika kita bisa melihat alam semesta dengan mata gelombang mikro, ledakan radiasi pertama ini akan terlihat ke segala arah. Alam semesta merayakan keberadaannya.

Setelah ledakan cahaya pertama, semuanya gelap, tidak ada bintang dan galaksi, hanya sejumlah besar elemen asli. Pada awal abad-abad gelap, suhu seluruh Semesta sekitar 4000 K. Bandingkan dengan angka hari ini 2,7 K. Pada akhir abad-abad gelap, 150 juta tahun kemudian, suhunya turun menjadi lebih 60 60 K.



Dalam 850 juta tahun berikutnya, unsur-unsur ini berkumpul di bintang besar hidrogen dan helium murni. Tanpa unsur yang lebih berat, bintang dapat terbentuk, puluhan atau bahkan ratusan kali lebih besar dari massa Matahari kita. Ini adalah populasi bintang III, bintang pertama untuk pengamatan yang belum memiliki teleskop yang cukup kuat. Para astronom menyarankan bahwa mereka terbentuk sekitar 560 juta tahun setelah Big Bang.

Kemudian bintang-bintang pertama meledak seperti supernova, bintang-bintang yang lebih masif terbentuk, dan juga meledak. Sangat sulit membayangkan bagaimana semua itu terlihat ketika bintang-bintang meledak seperti kembang api. Tetapi kita tahu bahwa peristiwa ini sangat sering dan sangat kuat sehingga menerangi seluruh alam semesta di era reionisasi. Sebagian besar alam semesta ditempati oleh plasma panas.



Alam Semesta awal itu panas dan mengerikan, dan tidak memiliki unsur-unsur berat yang menjadi dasar kehidupan yang kita kenal. Oksigen tidak dapat diperoleh tanpa sintesis dalam bintang, bahkan dalam beberapa generasi bintang. Tata surya kita muncul sebagai hasil dari banyak generasi supernova, meledak dan menabur area ruang kita dengan unsur-unsur yang semakin berat.

Saya sudah menyebutkan bahwa Semesta mendingin dari 4000 K menjadi 60 K. Tapi setelah sekitar 10 juta tahun sejak Big Bang, suhu Semesta masih sekitar 100 C, yaitu titik didih air. Dan setelah 7 juta tahun lagi, itu mendingin hingga 0 C, suhu air yang membeku.

Yang mengarahkan para astronom pada gagasan bahwa selama sekitar 7 juta tahun, air cair dapat ditemukan di mana-mana di alam semesta. Dan di Bumi, di mana pun kita menemukan air cair, kehidupan juga ditemukan di sana.



Ada kemungkinan bahwa kehidupan primitif dapat terbentuk ketika alam semesta baru berusia 10 juta tahun. Fisikawan Avi Loeb menyebut saat ini era Alam Semesta yang dihuni. Tidak ada bukti kemungkinan ini, tetapi idenya sangat keren.

Saya selalu dikejutkan oleh pemikiran bahwa di sekitar kita ke segala arah ada cahaya pertama yang dipancarkan oleh Alam Semesta. Butuh 13,8 miliar tahun untuk mencapai kita, dan meskipun kita membutuhkan mata gelombang mikro untuk mengamatinya, dia ada dan ada di mana-mana.

Source: https://habr.com/ru/post/id399207/