Науковці пояснили, чи було світло на зорі існування Всесвіту: ситуація виявилася складнішою, ніж можна було б уявити.

Можливо, на перший погляд здається, що на початку існування Всесвіту панувала абсолютна темрява. Але це не зовсім вірно. Частинки світла з'явилися одразу після Великого вибуху, однак вони не мали можливості освітити всю безмежність космосу.

Сьогодні ми можемо спостерігати, як світло зірок пронизує безмежжя Всесвіту. Але чи існувало світло на самому початку, до виникнення перших зірок? Коротка відповідь - ні. Проте, якщо заглибитись у деталі, відкривається захоплююча історія світла. На початкових етапах Всесвіту світло було "замкнене", і знадобилося кілька сотень тисяч років, щоб воно змогло вирватися на свободу. Після цього пройшло близько 100 мільйонів років, перш ніж з'явилися перші зірки, які наповнили Всесвіт своїм сяйвом, згідно з інформацією від Live Science.

У Фокус. Технології запустили власний Telegram-канал! Підписуйтеся, щоб бути в курсі останніх і найцікавіших новин із царини науки!

Нині астрономи знають, що Всесвіт приблизно 13,8 млрд років тому був сконцентрований в одній нескінченно щільній точці, а потім стався Великий вибух, який призвів до появи простору-часу. Простір одразу ж почав розширюватися на всі боки і таким чином з'явився Всесвіт, який ми знаємо, каже астрофізик Ендрю Лейден з Університету штату Огайо в Боулінг-Грін.

Уся матерія, з якої зараз складається Всесвіт, могла поміститися в крихітній точці, тільки тому, що вона була в той час енергією. Знамените рівняння Ейнштейна E=mc2 показало, що енергія і маса можуть бути взаємозамінними, пояснив Лейден.

З розширенням Всесвіту його енергетична щільність знижувалася, а температура зменшувалася. Упродовж першої секунди після Великого вибуху почали з'являтися перші елементарні частинки. Серед них були фотони, які формують світло, а також протони, нейтрони та електрони, що складають атоми. Приблизно через три хвилини після Великого вибуху протони і нейтрони почали об'єднуватися, утворюючи ядра атомів водню та гелію.

Хоча фотони існували з першої секунди після Великого вибуху, вони ще не могли світити по всьому Всесвіту. Річ у тім, що ранній космос був настільки гарячим, що електрони рухалися занадто швидко, щоб ядра атомів могли утримувати їх на орбіті навколо себе.

За спостереженнями Лейдена, світло, намагаючись рухатися прямолінійно, постійно взаємодіяло з вільними електронами, що заважало йому віддалитися занадто далеко. Таким чином, світло опинилося у пастці.

Аналогічні процеси відбуваються й у серці Сонця, зазначає космолог Шрінівасан Рагхунатхан з Університету штату Іллінойс в Урбана-Шампейн. У центральній частині Сонця панує надзвичайно висока температура, що призводить до великої кількості вільних електронів. Це ускладнює прямий шлях для світла.

Відстань від центру Сонця до поверхні зірки становить приблизно 696 000 кілометрів. Швидкість світла у вакуумі становить приблизно 300 000 км/с), але на Сонці світлу потрібно близько 1-2 мільйонів років, щоб вирватися з центру зірки на її поверхню.

Проте приблизно через 380 000 років після Великого вибуху розширення Всесвіту створило умови, достатні для охолодження космічного простору, що дозволило атомним ядрам утримувати електрони на своїх орбітах. Це відбулося при температурі близько 2725 градусів Цельсія. Внаслідок цього Всесвіт став більш прозорим, і світло отримало можливість вільно подорожувати. Іншими словами, фотони змогли вирватися з пастки.

У той далекий період розвитку космосу світло охоплювало спектр від ближнього інфрачервоного до видимого, зазначає Лейден. Проте, внаслідок розширення Всесвіту протягом понад 13 мільярдів років, а також його охолодження до середньої температури близько мінус 270 градусів Цельсія, первісне світло стало розтягуватися до довших мікрохвильових довжин. Сьогодні це світло, яке було відкрито в 1964 році, відоме як реліктове випромінювання, і представляє собою залишки від Великого вибуху.

Аналіз реліктового випромінювання дав змогу виявити, що гравітаційне тяжіння галактик може спотворювати світло. Це явище відоме, як гравітаційне лінзування. Вивчення ступеня спотворення, якого зазнало реліктове випромінювання в різних частинах космосу, може допомогти вченим реконструювати великомасштабну структуру Всесвіту, каже Рагхунатхан.

Після того як світло, що виникло внаслідок Великого вибуху, заполонило простір, Всесвіт увійшов у фазу, відому як космічні темні віки. Пройшло близько 100 мільйонів років, і гравітаційна сила почала притягувати газові хмари, змушуючи їх стискатися. У результаті цього процесу з’явилися перші зірки, які стали складовою частиною ранніх галактик. Вони освітлювали Всесвіт, і таким чином настала ера космічного світанку, згідно з словами Лейдена.

Як уже писав Фокус, Всесвіт не такий як ми думаємо. Дослідження припускає, що чорні діри -- це місце народження нових Всесвітів, за допомогою яких можна зазирнути в інший світ із зовсім іншою фізикою. Також учені вважають, що Всесвіт насправді обертається, що дає можливість розкрити таємницю темної енергії, яка відповідає за прискорене розширення космосу.