De ce vedem atât de puține stele pe cer?

conținut

• Video: bi 2 bluff bl ff
• Video: Îmi place science

De ce un singur „Să fie lumină!“ Universul nu este de ajuns? „Uită-te la frumusețea vieții. Aruncati o privire la stele și iată, ei se alerga cu ei „, - a spus Marcus Aurelius. Imaginează-ți cerul de noapte. Departe de orașe, într-o noapte fără lună în cele mai întunecate locuri, în cazul în care ați vizitat vreodată. Poate că te-ai dus pe iarbă și privi în sus la cer. Aerul este rece, cerul este senin, fără nori, și sunteți în căutarea în sus.

Ce vezi?

Există o planetă, stele luminoase și întunecate, și chiar Calea Lactee, care poate fi văzut în viziunea ta periferică, dacă te uiți un pic la o parte. Dar cel mai interesant nu este prezența acestor câteva lumini slabe pe cerul nopții, ci mai degrabă faptul că aproape orice punct la care vă referiți, cerul este întunecat în sine.

Dacă te gândești la un minut, apoi se va părea ciudat. Dacă universul este într-adevăr plin de stele - puncte de lumină în toate direcțiile - v-ați aștepta pe deplin că oriunde te uiți, în cele din urmă, linia dvs. de vedere va cădea pe stea.

Și odată ce se întâmplă, nu veți mai vedea „întunericul“ pe cer. Fiecare punct va fi umplut cu lumina, indiferent de cât de departe o stea, galaxie sau orice alt punct de lumină.

Aceasta este una dintre marile ironii ale secolului al 19-lea: paradoxul fotometrică sau paradoxul Olbers, care a arătat că ideea unui univers infinit umplut cu un număr infinit de stele, este incompatibil cu cerul întunecat al nopții, putem vizionărilor.

Desigur, rezoluția acestui paradox constă în faptul că atunci când privim universul îndepărtat, ne uităm înapoi în timp, iar când universul a existat într-o stare fierbinte, densă, mai uniformă, a existat un moment în care nu au existat stele. Dacă te uiți dincolo de un anumit punct, nu vei vedea niciodată o singură stea.

După Big Bang, universul era fierbinte, densă și uniformă, dar, de asemenea, extins și răcit. In timp ce ea a bătut 380.000 de ani, a răcit suficient pentru a forma atomi neutri pentru prima dată. Dar există două obstacole care ne permit să vedem ceva:

1. Deși nu există nimic care emite lumină, nimic să se uite la.

2. Universul trebuie să fie transparente.

Cu toate că aceste două aspecte - formarea primelor stele și transparența universului - adesea combinate ca „epoci întunecate“, acestea sunt două probleme separate pentru a fi rezolvate.

În primul rând, nu trebuie să se uite la nimic, până când construi primele stele. În acele zile, când universul a început forma aproape perfect uniformă, având imperfecțiuni mici, unele zone au început cu mai contează decât altele. De-a lungul timpului, gravitatea trage împreună aceste regiuni super-dense mai mult și mai mult material, cultivând astfel în ele pâlcuri de materie.

A fost nevoie de zeci de milioane de ani, dar atunci când a trecut suficient timp, aceste smocuri a crescut suficient de mare încât gravitația a dus la prăbușirea lor. Și când aceste cheaguri nucleus atomii si moleculele devin suficient de gros, procesul de fuziune a început - arderea hidrogenului combustibil în heliu.

Acestea din oțel locuri de fuziune miezuri de primele stele din univers este fierbinte și luminos, și care emit o primă lumină vizibilă în univers, deoarece primii pași de fierbinte Big Bang. Acest lucru a avut loc după 50 de milioane de ani de la începutul istoriei universului, și este un timp destul de scurt pentru primele stele.

Problema este că noi nu vedem nici una din aceste stele.

Știm că stelele emit lumină, dar în același mod în care radieze stele „nebuloasă întunecată» Barnard 68. Această nebuloasă este un întuneric, deoarece atomii și moleculele din nebuloasa absorb fizic vizibil - și, prin urmare, sunt opace.

Deși atomii single au doar anumite tranziții atomice care pot absorbi lumina atunci când acestea sunt legate între ele cu tot felul de configurații complexe, ele pot bloca întregul spectru de lumină vizibilă. Acest tip de opacitate a fost format atunci când primele stele: universul poate fi, și a generat lumina, dar el nu a găsit calea spre ochii noștri.

Ce facem cu ea?

Este necesar să se ioniza atomii? Sau, mai precis, reionizirovat așa cum au fost odată ionizat: chiar înainte de a deveni neutru.

Cu toate acestea, acest proces necesită mult timp și de implicare a miliarde de stele care formează, emit radiații ultraviolete și ionizante scădere cu mai mult de 99% din atomii neutre ale universului. Este un proces treptat, dar va necesita completarea de 550 de milioane de ani.

Până de curând ne-am gândit că reionization - această ultimă fază a universului, ceea ce face transparent pentru lumina vizibila - a avut loc la 450 de milioane de ani dupa Big Bang, dar un factor suplimentar în formă de 100 de milioane de ani a fost determinată de observațiile recente ale satelit Planck.

Aceasta, la rândul său, nu înseamnă că cele mai vechi stelele din univers s-au format 100 de milioane de ani mai târziu decât ne-am crezut anterior. Acest lucru înseamnă că primele stele au format mult, mult mai devreme decât putem vedea, și ne-am format stele nu este de ajuns - și au trăit suficient de mult timp - pentru a reionizirovat universul și să-l transparent la lumină. În univers nu a fost pur și simplu, nu este suficient să spunem, „Să fie lumină!“, Pentru a vedea primele stele: lumina ar trebui să poată să treacă liber prin spațiu.

Nu există nici o modalitate de a le vedea în spectrul vizibil, indiferent de cât de bine telescopul spațial Hubble, indiferent de cât timp se uită la acele părți ale cerului, el nu va fi niciodată vedea primele stele, pentru că universul este încă opac la lumina vizibilă .

Dar există speranță, și James Webb Space Telescope are potențialul de a traduce această speranță în realitate.

Dacă urmăriți lumina-lungime de undă lungă, structura prăfuit de atomi și molecule pot fi destul de transparent pentru aceste lungimi de undă. Desi Hubble nu poate vedea stelele, James Webb va între egali în infraroșu (și destul de lung) valuri și să fie capabil de a urmări drumul lor spre epoca în care universul a fost transparent la lumina vizibilă.

Cu alte cuvinte, doar câțiva ani vom fi capabili de a explora într-adevăr primele stele ale Universului. Poate că, ele sunt invizibile pentru noi, dar este vina ochii noștri, și nu lumină.