Quando a primeira luz apareceu no universo?

A velocidade da luz nos fornece uma ferramenta incrível para estudar o universo. À medida que a luz viaja a uma velocidade de apenas cerca de 300.000 km / s, olhando para objetos distantes, olhamos para trás.

Nós não vemos o sol diretamente, mas o sol de 8 minutos atrás. Vemos Betelgeuse há 642 anos. Andrômeda há 2,5 milhões de anos. E assim você pode continuar mais longe, olhando mais longe no espaço e mais fundo no passado. À medida que o universo se expande, objetos distantes costumavam estar mais próximos.

Se você iniciar o relógio na direção oposta e trazê-lo para o início, chegará a um local mais quente e denso que o Universo de hoje. Era tão denso que todo o Universo imediatamente após o Big Bang era uma sopa de prótons, nêutrons e elétrons, que nada mantinham unidos.



Depois que se expandiu um pouco e esfriou, sua densidade e temperatura começaram a se parecer com o que está acontecendo no centro de uma estrela como o nosso Sol. Tornou-se frio o suficiente para que os átomos de hidrogênio ionizados aparecessem.

Como as condições no Universo correspondiam ao que está acontecendo no núcleo da estrela, a temperatura e a pressão eram suficientes para sintetizar hélio e outros elementos mais pesados ​​do hidrogênio. Com base nas proporções da presença de elementos no Universo hoje: 74% de hidrogênio, 25% de hélio e 1% de todos os tipos de coisas diferentes, sabemos quanto tempo o Universo está nesse estado "estelar".

Durou cerca de 17 minutos. Desde 3 minutos decorridos desde o Big Bang até 20 minutos a partir deste momento. E, nesses momentos, os palhaços coletavam tanto hélio que deveriam durar a vida inteira perseguindo pessoas com a ajuda de animais retorcidos em bolas.

O processo de síntese cria fótons de raios gama. No núcleo do Sol, esses fótons pulam de átomo em átomo, rompem do núcleo para fora, através da zona emissora do Sol e, eventualmente, voam para o espaço. Esse processo pode levar dezenas de milhares de anos. Mas no início do Universo, esses fótons iniciais de raios gama não tinham para onde ir. Em todo lugar havia um universo quente e denso.

O universo continuou a se expandir e, como resultado, apenas algumas centenas de milhares de anos após o Big Bang, esfriou o suficiente para que esses átomos de hidrogênio e hélio começaram a atrair elétrons livres e a se transformar em átomos neutros.



Foi o momento em que a primeira luz apareceu no Universo, entre 240.000 e 300.000 anos após o Big Bang, conhecida como a era da recombinação. Pela primeira vez, os fótons podem descansar um pouco, sendo presos aos átomos através dos elétrons. Nesse momento, o universo passou de opaco para transparente.

Esta é a luz mais antiga, em princípio, acessível aos astrônomos para observação. Digamos em coro: Radiação Cósmica de Fundo em Microondas [ou radiação de relíquia - aprox. transl.]. Como o Universo está se expandindo desde 13,8 bilhões de anos, esses primeiros fótons foram esticados, depois de passarem por um desvio para o vermelho e, passando a parte ultravioleta e visível, passando para a parte de microondas do espectro.

Se pudéssemos ver o Universo com olhos de microondas, essa primeira explosão de radiação seria visível em qualquer direção. O universo está comemorando sua existência.

Após a primeira explosão de luz, tudo estava escuro, não havia estrelas e galáxias, apenas um grande número de elementos originais. No início dos séculos sombrios, a temperatura de todo o Universo era de cerca de 4000 K. Compare isso com a figura atual de 2,7 K. No final dos séculos sombrios, 150 milhões de anos depois, a temperatura caiu para 60 K.



Mais razoáveis. Nos 850 milhões de anos seguintes, esses elementos se reuniram grandes estrelas de puro hidrogênio e hélio. Sem elementos mais pesados, as estrelas poderiam se formar, dezenas ou até centenas de vezes maiores que o Sol em massa. Esta é a população estelar III, as primeiras estrelas para as quais ainda não temos telescópios poderosos o suficiente. Os astrônomos sugerem que eles se formaram aproximadamente 560 milhões de anos após o Big Bang.

Então as primeiras estrelas explodiram como supernovas, estrelas mais massivas se formaram e também explodiram. É muito difícil imaginar como tudo parecia quando as estrelas explodiram como fogos de artifício. Mas sabemos que esses eventos foram tão frequentes e poderosos que iluminaram o universo inteiro na era da reionização. A maior parte do universo foi ocupada por plasma quente.



O Universo primitivo era quente e terrível, e não tinha elementos pesados ​​o suficiente nos quais a vida que conhecemos se baseia. O oxigênio não pode ser obtido sem síntese em uma estrela, mesmo em várias gerações de estrelas. Nosso sistema solar surgiu como resultado de muitas gerações de supernovas, explodindo e semeando nossa área de espaço com elementos cada vez mais pesados.

Eu já mencionei que o Universo esfriou de 4000 K a 60 K. Mas, depois de cerca de 10 milhões de anos desde o momento do Big Bang, a temperatura do Universo ainda era de cerca de 100 C, ou seja, o ponto de ebulição da água. E depois de mais 7 milhões de anos, ele esfriou a 0 ° C, a temperatura de congelamento da água.

O que levou os astrônomos à idéia de que, por cerca de 7 milhões de anos, a água líquida poderia ser encontrada em toda parte do universo. E na Terra, onde quer que encontremos água líquida, a vida também é encontrada lá.



É possível que a vida primitiva tenha se formado quando o universo tinha apenas 10 milhões de anos. O físico Avi Loeb chama desta vez a era do universo habitado. Não há evidências dessa possibilidade, mas a ideia é muito legal.

Fico sempre impressionado com o pensamento de que à nossa volta, em qualquer direção, haja a primeira luz emitida pelo Universo. Levou 13,8 bilhões de anos para chegar até nós, e embora precisemos de olhos de microondas para observá-lo, ele existe e é onipresente.

Source: https://habr.com/ru/post/pt399207/