Hvornår var det første lys i universet?

Lysets hastighed giver os et fantastisk værktøj til at studere universet. Fordi lys kun rejser kun 300, 000 kilometer i sekundet, når vi ser fjerne objekter, vi kigger tilbage i tiden.

Du ser ikke solen, som den er i dag, du ser en 8 minutter gammel sol. Du ser den 642-årige Betelgeuse. 2,5 millioner år gamle Andromeda. Faktisk, du kan blive ved med at gøre dette ser længere ud, og dybere ind i tiden. Siden universet udvider sig i dag, det var tættere på før i tiden.

Kør universets ur baglæns, lige til begyndelsen, og du kommer til et sted, der var varmere og tættere, end det er i dag. Så tæt, at hele universet kort efter Big Bang kun var en suppe af protoner, neutroner og elektroner, uden noget der holder dem sammen.

Faktisk, når det udvidede sig og kølede lidt ned, hele universet var bare så varmt og så tæt som kernen af ​​en stjerne som vores sol. Det var køligt nok til, at der kunne dannes ioniserede hydrogenatomer.

Fordi universet har betingelserne for en stjernes kerne, det havde temperaturen og trykket til faktisk at smelte brint til helium og andre tungere grundstoffer. Baseret på forholdet mellem de grundstoffer, vi ser i universet i dag:74% brint, 25% helium og 1% diverse, vi ved, hvor længe universet var i denne tilstand "hele universet er en stjerne".

Det varede omkring 17 minutter. Fra 3 minutter efter Big Bang til cirka 20 minutter efter Big Bang. I de få, korte øjeblikke, klovne samlede alt det helium, de nogensinde ville have brug for for at hjemsøge os med et helt liv af ballondyr.

Fusionsprocessen genererer fotoner af gammastråling. I kernen af ​​vores sol, disse fotoner hopper fra atom til atom, til sidst at komme ud af kernen, gennem solens strålingszone, og til sidst ud i rummet. Denne proces kan tage titusinder af år. Men i det tidlige univers, der var ingen steder for disse primordiale fotoner af gammastråling at tage hen. Overalt var mere varmt, tætte univers.

Universet fortsatte med at udvide sig, og endelig, blot et par hundrede tusinde år efter Big Bang, universet var endelig køligt nok til at disse brint- og heliumatomer kunne tiltrække frie elektroner, gør dem til neutrale atomer.

Dette var det første lyss øjeblik i universet, mellem 240, 000 og 300, 000 år efter Big Bang, kendt som æraen for rekombination. Første gang, at fotoner kunne hvile et sekund, bundet som elektroner til atomer. Det var på dette tidspunkt, at universet gik fra at være fuldstændig uigennemsigtigt, til gennemsigtig.

Og dette er det tidligst mulige lys, som astronomer kan se. Fortsæt, Sig det med mig:den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling. Fordi universet har udvidet sig over de 13,8 milliarder år fra da til nu, de tidligste fotoner blev strakt ud, eller rødforskudt, fra ultraviolet og synligt lys ind i mikrobølgeenden af ​​spektret.

Hvis du kunne se universet med mikrobølgeøjne, du ville se det første strålingsudbrud i alle retninger. Universet fejrer sin eksistens.

Efter det første eksplosion af lys, alt var mørkt, der var ingen stjerner eller galakser, bare enorme mængder af disse primordiale elementer. I begyndelsen af ​​disse mørke tidsalder, temperaturen i hele universet var omkring 4000 kelvin. Sammenlign det med de 2,7 kelvin, vi ser i dag. Ved slutningen af ​​den mørke middelalder, 150 millioner år senere, temperaturen var mere fornuftige 60 kelvin.

I de næste 850 millioner år eller deromkring, disse grundstoffer kom sammen til monsterstjerner af rent brint og helium. Uden tungere elementer, de var frie til at danne stjerner med snesevis eller endda hundredvis af gange vores egen sols masse. Disse er Population III-stjernerne, eller de første stjerner, og vi har ikke teleskoper, der er kraftige nok til at se dem endnu. Astronomer anslår indirekte, at de første stjerner blev dannet omkring 560 millioner år efter Big Bang.

Derefter, de første stjerner eksploderede som supernovaer, mere massive stjerner dannede sig, og de detonerede også. Det er alvorligt svært at forestille sig, hvordan den tid må have set ud, med stjerner, der går af som fyrværkeri. Men vi ved, at det var så almindeligt og så voldsomt, at det lyste op i hele universet i en æra kaldet reionisering. Det meste af universet var varmt plasma.

Det tidlige univers var varmt og forfærdeligt, og der var ikke mange af de tungere elementer, som livet, som vi kender det, afhænger af. Bare tænk over det. Du kan ikke få ilt uden fusion i en stjerne, endda flere generationer. Vores eget solsystem er resultatet af flere generationer af supernovaer, der eksploderede, så vores region med tungere og tungere elementer.

Som jeg nævnte tidligere i artiklen, universet afkølede fra 4000 kelvin ned til 60 kelvin. Omkring 10 millioner år efter Big Bang, universets temperatur var 100 C, vands kogepunkt. Og så 7 millioner år senere, det var nede på 0 C, vands frysepunkt.

Dette har fået astronomer til at teoretisere, at i omkring 7 millioner år, flydende vand var til stede over hele universet... overalt. Og hvor end vi finder flydende vand på Jorden, vi finder livet.

Så det er muligt, muligt, at primitivt liv kunne have dannet sig med universet, var blot 10 millioner år gammelt. Fysikeren Avi Loeb kalder dette universets beboelige epoke. Ingen beviser, men det er en ret fed idé at tænke på.

Jeg synes altid, at det er helt åndssvagt at tænke på, at rundt omkring os i alle retninger er det første lys fra universet. Det har taget 13,8 milliarder år at nå os, og selvom vi har brug for mikroovnøjne for at se det, det er der, overalt.