Ce am fi vazut daca am fi fost martorii evolutiei Universului?

Ceva extraordinar s-a întâmplat acum 13,8 miliarde de ani. Universul a aparut dintr-un punct de energie infinit de mic, denumit Big Bang.

Stim ca acest eveniment s-a întâmplat, întrucât Universul se extinde constant si galaxiile se îndeparteaza de noi. Cu cât privim mai mult în trecut, cu atât Universul este mai mic – asa stim ca trebuie sa fi fost odata infinit de mic si ca trebuie sa fi fost un început.

Desigur, nu au fost oameni în jur pentru a vedea cum a început totul. Dar cum ar fi fost daca am fi fost prezenti de la începutul Universului? Ce am fi vazut si ce am fi simtit?

Un nou studiu publicat pe ArXiv ne ofera rezultatele unei investigatii privind cantitatea de lumina disponibila la începutul Universului, oferindu-ne indicii care sa ne ajute sa raspundem la întrebarile noastre.

Universul poate parea acum întunecat si rece, dar exista multa lumina în jur. Oamenii pot vedea o parte din aceasta lumina în mod direct, dar exista si lumina cu frecvente pe care nu le putem vedea. Cerul, pe timpul noptii, de exemplu, pare întunecat, dar, de fapt, lumineaza la o frecventa a luminii ce este invizibila ochiului uman. Totusi, putem vedea aceasta lumina utilizând detectoarele de radiatie electromagnetica în segmentul microundelor.

Mai exista o lumina care umple spatiul si este practic oriunde privim: radiatia cosmica de fond.

Lumina care umple spatiul acum încalzeste Universul la o temperatura medie cu 2,7 grade peste zero absolut – sau aproximativ -270° C. În viitor, pe masura ce Universul continua sa se extinda într-un ritm tot mai accelerat, lumina se va dilua, iar prognoza meteo cosmica prezice ca temperatura se va apropia încet de cea mai scazuta temperatura posibila: -273° C.

Daca dam ceasul înapoi se pare ca am ajuns aici de la temperaturi mai mari. În trecut, când Universul era mai mic si mai comprimat, lumina avea frecvente mai mari, echivalentul unor temperaturi mai mari.

Cerul-de-noapte-în-lungime-de-unda-din-segmentul-microundelor.-Imagine-realizat-cu-satelitul-COBE

Aproape toata lumea a experimentat fizica din spatele acestei raciri: atunci când utilizati un deodorant spray acesta se simte rece, deoarece gazul se raceste în timp ce se decomprima.Acest lucru este similar cu ceea ce s-a întâmplat cu lumina din Univers când acesta s-a extins. Asta înseamna ca, daca am calatori în timp pâna la începutul Universului, am descoperi ca cerul pe timpul noptii ar arata foarte diferit de ceea ce suntem acum obisnuiti sa vedem.

… si era lumina

Pe timpul Big Bangului spatiul era saturat de lumina. O fractiune de secunda dupa 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.

Dupa acest început minuscul si fierbinte a urmat expansiunea si racirea. În aceasta etapa timpurie, Universul era extrem de luminos, iar lumina avea frecvente pe care oamenii nu le pot vedea.

Nu erau stele, ci doar o supa uniforma si fara forma de particule. Daca ati fi deschis ochii spre cer – daca un astfel de lucru ar fi fost posibil înainte ca ochii sa fie prajiti – ati fi fost orbiti instantaneu de intensitatea luminii (chiar si lumina din afara spectrului vizibil al luminii poate dauna ochilor nostri).


Acest lucru s-ar fi întâmplat pâna când Universul a fi devenit tolerabil ochiului uman, adica dupa aproximativ 1,2 milioane de ani de la Big Bang. În acest moment erau atomi în jur. Acestia au început sa se formeze aproximativ 370.000 de ani dupa Big Bang. Acest lucru poate parea o lunga perioada de timp, dar nu atât de lunga daca luati în calcul ca Universul are o vechime de aproape 14 miliarde de ani. În acest moment, cerul lumina având culoarea si temperatura unei lumânari (cea mai fierbinte parte a unei lumânari are 1.400° C). Asadar, în timp ce am fi putut sa citim la lumina cerului de pe timpul noptii, nu am fi rezistat temperaturii si am fi fost carbonizati.

Cerul ar fi continuat sa lumineze pentru înca 4,6 milioane de ani, devenind în timp mai putin stralucitor si mai rosiatic,  înainte de a deveni întunecat (pentru ochii nostri). Nu existau înca stele, asa ca cerul ar fi fost uniform si complet întunecat. Cu toate acestea, ar fi fost înca foarte fierbinte si ar fi copt orice observator uman cu caldura unui cuptor foarte fierbinte.

Primele stele ale Universului au început sa se formeze la aproximativ 400 de milioane de ani dupa Big Bang.

În timp ce Universul continua sa se extinda, cerul ar fi ramas întunecat, dar temperatura ar fi devenit mai tolerabila. Ar fi nevoie de înca 4,3 milioane de ani, pâna când Universul avea vreo 10 milioane de ani, pentru ca temperatura sa devina suportabila – cam la fel cu temperatura dintr-o sauna. Apoi înca un milion de ani pentru a ajunge la temperatura unei cesti calde de ceai sau la cea a unei bai calde. 

Ati fi putut purta haine de vara înca 5 milioane de ani, dar ar fi început sa devina un pic rece la 15 milioane de ani de la Big Bang si ar fi fost nevoie de un pulover.

Temperaturile de înghet, cu minus, au început la aproximativ 16 milioane de ani dupa Big Bang. Dupa aproximativ 110 milioane de ani, Universul se racise la temperatura azotului lichid. 

Daca ati fi supravietuit cumva acestor temperaturi de înghet si unui Univers în racire continua, dupa aproximativ 150 de milioane de ani, cerul s-ar fi schimbat. Dupa începuturile sale definite de uniformitate si lipsa de forma, materia a început sa se aglutineze, din cauza gravitatii, în întuneric.

În aglomerarile de materie a aparut o sclipire si, cel putin în niste zone mici, ca cea în care traim acum, lumina si caldura s-au întors pentru a doua oara. Atunci au început sa se formeze primele stele si s-a nascut cerul pe care-l vedem azi pe timpul noptii…

scientia.ro

Bogdan

Per aspera ad astra