Evoluţia Universului

Ceva extraordinar s-a întâmplat acum 13,8 miliarde de ani. Universul a apărut dintr-un punct de energie infinit de mic, denumit Big Bang. Știm că acest eveniment s-a întâmplat, întrucât Universul se extinde constant și galaxiile se îndepărtează de noi. Cu cât privim mai mult în trecut, cu atât Universul este mai mic - așa știm că trebuie să fi fost odată infinit de mic și că trebuie să fi fost un început.

Dar, desigur, nu au fost oameni în jur pentru a vedea cum a început totul. Dar cum ar fi fost dacă am fi fost prezenți de la începutul Universului? Ce am fi văzut și ce am fi simțit? Un nou studiu publicat pe ArXiv ne oferă rezultatele unei investigații privind cantitatea de lumină disponibilă la începutul Universului, oferindu-ne indicii care să ne ajute să răspundem la întrebările noastre.

Universul poate părea acum întunecat și rece, dar există multă lumină în jur. Oamenii pot vedea o parte din această lumină în mod direct, dar există și lumină cu frecvențe pe care nu le putem vedea. Cerul, pe timpul nopții, de exemplu, pare întunecat, dar, de fapt, luminează la o frecvență a luminii ce este invizibilă ochiului uman. Totuși, putem vedea această lumină utilizând detectoarele de radiaţie electromagnetică în segmentul microundelor; și mai există o lumină care umple spațiul și este practic oriunde privim: radiaţia fundamentală de fond.

 



Spectrul electromagnetic


Notă: numim lumină radiația electromagnetică de diverse frecvențe, dar ceea ce numim în limbajul uzual lumină, detectabilă de simțul vederii, este doar un segment redus al spectrului electromagnetic. Analizați imaginea de mai sus (spectrul electromagnetic) pentru o mai bună înțelegere.



Cerul de noapte în lungi de undă din segmentul microundelor. Imagine realizată cu satelitul COBE


Lumina care umple spațiul acum încălzește Universul la o temperatură medie cu 2,7 grade peste zero absolut - sau aproximativ -270° C. În viitor, pe măsură ce Universul continuă să se extindă într-un ritm tot mai accelerat, lumina se va dilua, iar prognoza meteo cosmică prezice că temperatura se va apropia încet de cea mai scăzută temperatură posibilă: -273° C.

Dar dacă dăm ceasul înapoi se pare că am ajuns aici de la temperaturi mai mari. În trecut, când Universul era mai mic și mai comprimat, lumina avea frecvențe mai mari, echivalentul unor temperaturi mai mari.

Aproape toată lumea a experimentat fizica din spatele acestei răciri: atunci când utilizați un deodorant spray acesta se simte rece, deoarece gazul se răcește în timp ce se decomprimă. Acest lucru este similar cu ceea ce s-a întâmplat cu lumina din Univers când acesta s-a extins. Asta înseamnă că, dacă am călători în timp până la începutul Universului, am descoperi că cerul pe timpul nopții ar arăta foarte diferit de ceea ce suntem acum obișnuiți să vedem.


... și era lumină

Pe timpul Big Bangului spațiul era saturat de lumină. O fracțiune de secundă după eveniment, Universul a fost de peste un milion de trilioane de ori mai mic decât un atom. De asemenea, era fierbinte: de un septilion (1024) de ori mai fierbinte decât centrul soarelui.

După acest început minuscul și fierbinte a urmat expansiunea și răcirea. În această etapă timpurie, Universul era extrem de luminos, iar lumina avea frecvențe pe care oamenii nu le pot vedea.

Nu erau stele, ci doar o supă uniformă și fără formă de particule. Dacă deschideați ochii spre cer - dacă un astfel de lucru ar fi fost posibil înainte ca ochii să fie prăjiți - ați fi fost orbiți instantaneu de intensitatea luminii (chiar și lumina din afara spectrului vizibil al luminii poate dăuna ochilor noștri).



Animație a Big Bangului


Acest lucru s-ar fi întâmplat până când Universul a fi devenit tolerabil ochiului uman, adică după aproximativ 1,2 milioane de ani de la Big Bang. În acest moment erau atomi în jur. Aceștia au început să se formeze aproximativ 370.000 de ani după Big Bang. Acest lucru poate părea o lungă perioadă de timp, dar nu atât de lungă dacă luați în calcul că Universul are o vechime de aproape 14 miliarde de ani. În acest moment, cerul lumina având culoarea și temperatura unei lumânări (cea mai fierbinte parte a unei lumânări are 1.400° C). Așadar, în timp ce am putut să citim la lumina cerului de pe timpul nopții, nu am fi rezistat temperaturii și am fi fost carbonizați.

Cerul ar fi continuat să lumineze pentru încă 4,6 milioane de ani, devenind în timp mai puțin strălucitor și mai roșiatic,  înainte de a deveni întunecat (pentru ochii noștri). Nu existau încă stele, așa că cerul ar fi fost uniform și complet întunecat. Cu toate acestea, ar fi fost încă foarte fierbinte și ar fi copt orice observator uman cu căldura unui cuptor foarte fierbinte.



O imagine familiară: Calea Lactee


În timp ce Universul continua să se extindă, cerul ar fi rămas întunecat, dar temperatura ar fi devenit mai tolerabilă. Ar fi nevoie de încă 4,3 milioane de ani, până când Universul avea vreo 10 milioane de ani, pentru ca temperatura să devină suportabilă - cam la fel cu temperatura dintr-o saună. Apoi încă un milion de ani pentru a ajunge la temperatura unei cești calde de ceai sau la cea a unei băi calde.

Ați fi putut purta haine de vară încă 5 milioane de ani, dar ar fi început să devină un pic rece la 15 milioane de ani de la Big Bang și ar fi fost nevoie de un pulover.

Temperaturile de îngheț, cu minus, au început la aproximativ 16 milioane de ani după Big Bang. După aproximativ 110 milioane de ani, Universul se răcise la temperatura azotului lichid.



Primele stele ale Universului au început să se formeze la aproximativ 400 de milioane de ani după Big Bang. Animație de WMAP


Dar dacă ați fi supraviețuit cumva acestor temperaturi de îngheț și unui Univers în răcire continuă, după aproximativ 150 de milioane de ani, cerul s-ar fi schimbat. După începuturile sale definite de uniformitate și lipsă de formă, materia a început să se aglutineze, din cauza gravității, în întuneric.

În aglomerările de materie au apărut o sclipire și, cel puțin în niște zone mici, ca cea în care trăim acum, lumina și căldura s-au întors pentru a doua oară. Atunci au început să se formeze primele stele și s-a născut cerul pe care-l vedem azi pe timpul nopții...


» Dacă sunteţi interesat de istoria Universului, vă invităm să urmăriţi seria noastră dedicată Istoriei Universului (text şi video).






Sursa: TheConversation