V dnešní době je tma noci rozptýlena světlem hvězd. Ale předtím, než se narodily hvězdy, zářil světlo na začátku vesmíru?
Krátká odpověď zní „ne“. Dlouhá odpověď však odhaluje mimořádnou cestu Light. Zpočátku bylo světlo raného vesmíru „uvězněno“ a trvalo několik set tisíc let, než unikl. Poté trvalo asi 100 milionů let, než se hvězdy vytvořily.
Zkoumáním rychlosti a směru, ve kterém se galaxie pohybovaly, astronom Edwin Hubble objevil vesmír se rozšiřoval. Tento objev z roku 1929 navrhl, že Kosmos byl jednou menší, s vědci nakonec vypočítali, že celý vesmír byl soustředěn do jednoho, nekonečně hustého bodu asi před 13,8 miliardami let, až do Velký třesk se stalo.
„S velkým třeskem byl vytvořen a rozšířen prostor spolu se vším ve vesmíru,“ Andrew LaydenPředseda fyziky a astronomie na Bowling Green State University v Ohiu řekl Live Science.
Jediným způsobem, jak by se veškerá věc, která nyní tvoří vesmír, by se mohla hodit na malé místo “, pokud by to byla energie v té době,“ řekl Layden. Einsteinova slavná rovnice E = MC2 odhalil, že energie a hmota mohou být zaměnitelná, vysvětlil Layden.
Jako vesmír Rozšířená hustota její energie se snížila a ochladila se. První částice se pak začaly tvořit během první sekundy po velkém třesku, Podle observatoře Las Cumbres. Jednalo se o Fotony které tvoří světlo, stejně jako protony, neutrony a elektrony, které tvoří atomy. Asi o tři minuty po velkém třesku se protony a neutrony mohly spojit, aby vytvořily jádra atomů, jako je helium, podle NASA.
„Pomysli na mlhu a rosu,“ řekl Layden. „Částice ve vysokoenergetickém stavu jsou rozptýleny jako voda v mlze, a když se energie dostatečně dostane, mohou kondenzovat jako kapičky rosy.“
Související: Může něco cestovat rychleji než rychlost světla?
Přestože však fotony světla existovaly od první sekundy po Velkém třesku, nemohli ještě zářit přes vesmír. Je to proto, že časný vesmír byl tak horký, že se „elektrony pohybovaly příliš rychle Atomová jádra Abych je držel na oběžné dráze kolem nich, „řekl Layden.
Všechny elektrony se volně pohybují v raném vesmíru znamenaly, že se světlo nemohlo příliš pohybovat. „Když se světlo během této doby snažilo cestovat v přímé linii, vždy to narazilo na elektrony, takže to nemohlo jít příliš daleko,“ řekl Layden.
Podobná situace se nachází na slunci, Srinivasan RaghunathanLive Science řekl kosmolog na University of Illinois, Urbana-Champaign. „Dokážete si představit foton světla vytvořeného jadernými reakcemi ve středu slunce, který se snaží vyjít na sluneční povrch,“ řekl. „Střed slunce je extrémně horký, a tak je zde spousta volných elektronů. To znamená, že světlo nemůže cestovat přímými liniemi.“
Vzdálenost od středu slunce k jeho povrchu je asi 432 450 mil (696 000 kilometrů). Rychlost světla ve vakuu je asi 186 000 mil za sekundu (300 000 km/s), ale na slunci, „trvá asi 1 milion až 2 miliony let, aby světlo uniklo ze středu slunce na jeho povrch,“ řekl Raghunathan.
Asi 380 000 let po Velkém třesku však rozšíření vesmíru nechala kosmos dostatečně ochladit, aby atomová jádra přinesla na elektrony. „Když se to stane, všechny ty elektrony již nejsou zdarma,“ řekl Layden. „To se děje přibližně na 3 000 Kelvin (4 940 stupňů Fahrenheita, nebo 2 725 stupňů Celsia), povrchovou teplotou chladicí načervenalé hvězdy.“
Během krátkého počtu let: „Všechno jde z horké husté polévky do čirého vesmíru, kde světlo může volně cestovat,“ řekl Layden. „V tu chvíli mohou první fotony ve vesmíru uniknout.“
Světlo typické pro vesmír, když to bylo asi 3 000 Kelvins v blízkém místěinfračervený na viditelné vlnové délkyLayden poznamenal. Jak se však vesmír v průběhu více než 13 miliard let rozšířil a ochladil se na průměrnou teplotu asi 2,73 Kelvin (mínus 455 F nebo mínus 270 ° C), první světlo vesmíru se natahovalo na delší mikrovlnné vlnové délky.
Astronomové poprvé zjistili toto zbylé záření z Velkého třesku, nazývané kosmické mikrovlnné pozadí, v 1964.
Analýza těchto mikrovlnů přinesla mnoho poznatků. Například gravitační tah galaxií může narušit světlo – jev zvaný gravitační čočka. Zkoumání množství zkreslení, které kosmické mikrovlnné pozadí zažilo v různých bodech na obloze, může vědcům pomoci rekonstruovat rozsáhlou strukturu vesmíru-uspořádání galaxií a obří mezery mezi nimi napříč Kosmosem, řekl Raghunathan.
Poté, co bylo propuštěno světlo z Velkého třesku, zažil vesmír období známé jako kosmické temné věky. Nakonec, po milionech let, gravitační tah mraků plynu vedl tyto shluky hmoty, aby se na sebe zhroutily.
„To vytvořilo první generaci hvězd a vesmír měl galaxie plné hvězd asi o 1 miliardu let po Velkém třesku a začala kosmický úsvit,“ řekl Layden.
