Древние люди думали, что свет распространяется мгновенно, но теперь мы знаем, что его скорость примерно равна 300 000 км/c. Например Земля находится примерно в 150 миллиардах км от Солнца. То-есть когда луч света покидает Солнце ему нужно чуть больше 8 минут, чтобы достичь нас. Глядя на Солнце мы видим его таким каким оно было 8 минут назад!
А вот Проксима Центавра находится на расстоянии в примерно 4.25 световых лет. Когда мы смотрим на нее в телескоп мы видим её такой, какой эта Звезда была 4 года и три месяца назад.
Чем дальше мы смотрим, тем дальше назад в прошлое устремляется наш взгляд. И возникает вопрос. Большой взрыв был чуть меньше 14 млрд. лет назад. Если мы посмотрим так далеко, разве не должны мы увидеть большой взрыв во всем его великолепии? Но мы ничего не видим. Может теория большого взрыва ошибочна? Давайте разбираться вместе.
Теория большого взрыва гласит, что в самом начале наша вселенная была в эксремально сжатом состоянии. Плотность вещества и температура были настолько огромными, что даже такие частицы, как протоны и нейтроны не могли сформироваться.
О том, какие процессы происходили в это время мы можем только догадываться. Законы физики в том понимании, которым мы обладаем неприменимы к моменту большого взрыва.
Самый ранний момент, о котором мы имеем более-менее неплохое представление наступил тогда, когда вселенная остыла достаточно для того, чтобы кварки объединились в протоны и нейтроны. Вселенная все еще была слишком горячей, чтобы протоны, нейтроны и электроны начали образовывать атомы.
Однако время шло и со вскоре вселенная остыла достаточно, чтобы образовались ядра дейтерия. Вселенной в этот момент было примерно 10 секунд от роду. В течении следующих примерно 20 минут шел активный ядерный синтез, в ходе которого было образовано примерно 30% (по массе) ядер гелия-4 и 70% ядер водорода. Ядра дейтерия, гелия-3 и лития образовались в микроскопических количествах. Затем синтез ядер остановился, так как температура слишком упала и не было условий для его продолжения.
Примерно через 377 000 лет после этого вселенная остыла достаточно, чтобы электроны начали присоединяться к ядрам и формировать электрически нейтральные атомы. Этот момент называется эпоха рекомбинации. Когда электрон присоединяется к ядру атома происходит небольшой выброс энергии в виде фотона. Т.е. во время рекомбинации по всей вселенной испускалось огромное количество фотонов. И вот именно эти фотоны, испущенные в момент образования атомов мы и есть самым ранним светом, который мы можем рассмотреть.
До этого вселенная была непрозрачна для света. «Туман» из свободных электронов и ядер закрывает от нас более раннюю историю вселенной и сам большой взрыв. Когда случилась рекомбинация вселенная стала прозрачна для света и этот свет отправился в путешествие по вселенной во все стороны сразу. Мы и сейчас видим этот свет в виде реликтового излучения. Предсказал наличие реликтового излучения в 1948-м году Георгий Гамов, а обнаружили его в 1965-м Арно Пензиас и Роберт Вильсон.
А вот после эры рекомбинации наступили так называемые Темные Века. Во вселенной не было ни одного источника света — только атомы водорода и гелия, которые сами по себе свет не излучают.
Трудно сказать сколько времени это заняло, но со временем в газ сколлапсировал и образовались первые звёзды. Оценить время начала формирования первых звёзд очень сложно, но обычно оно оценивается в примерно 400-700 миллионов лет после большого взрыва. Свет этих первых звезд был первым светом, который озарил вселенную после большого взрыва.
В теории в будущем мы сможем увидеть вселенную вплоть до 1 секунды после большого взрыва, так как теория большого взрыва предсказывает существование не только реликтового излучения испущенного во время рекомбинации, но и нейтринного реликтового излучения, которое возникло примерно через 1 секунду после большого взрыва.
К сожалению мы пока не в состоянии засечь это излучение. Нейтрино испущенные сразу после большого взрыва согласно нашим расчетам должны иметь крайне низкую энергию примерно в пределах 10⁻⁴ to 10⁻⁶ эВ. При этом нам сейчас довольно трудно обнаруживать даже высокоэнергетичные нейтрино. Поэтому вопрос обнаружения нейтринного реликтового излучения — вопрос не самого ближайшего будущего.
Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.