"Kozmik Şafak" nasıl doğar? İlk yıldızlar nasıl oluştu?
Belki de son 100 yılda evreni inceleme sürecinde, en büyük ifşa, evimizin zamanla gelişeceğidir. Ve sadece hareket eden yıldızlar, sıkışan gaz bulutları ve yıkıcı patlamalarda ölen büyük yıldızlar gibi önemsiz yönlerde değil. Hayır, uzak geçmişte, tüm evren temel özelliklerini birden çok kez değiştirdi, tüm aralıktaki iç durumunu tamamen değiştirdi. Bir örnek vermek gerekirse: Sisli, hatırlanmayan geçmişte yıldızların olmadığı bir dönem vardı.
Şafaktan önce
Boko Park-Bilim Popülerleştirme: Bu basit gerçeği bilmemizin nedeni, tüm evrene nüfuz eden zayıf ve kalıcı bir radyasyon olan kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunun (CMB) varlığından kaynaklanmaktadır. Rastgele bir fotonla (biraz ışıkla) karşılaşırsanız, muhtemelen kozmik mikrodalga fondan geliyor radyasyon ışığı evrendeki tüm radyasyonun% 99,99'undan fazlasını oluşturur. Sıcak, dönen bir plazmadan nötr bir çorbaya (pozitif veya negatif yüksüz) 270.000 yıl önce evrenin doğumundan kalan bir kalıntıdır.
Zaman sağdan sola doğru akarken, bu görselleştirme, evrenin şafağından sonra nötr hidrojen sisinden ilk yıldızların oluşumunu gösteriyor. Resim: NASA / STScI
Bu dönüşümün açığa çıkardığı akkor radyasyon, 13.8 milyar yılda soğuyup mikrodalgaya yayıldı ve bize bugün tespit edebileceğimiz arka plan ışığını verdi. Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu salındığında, evrenin hacmi mevcut hacminin yalnızca milyonda biri kadardı ve sıcaklık birkaç bin derece daha yüksekti. Neredeyse tamamen tekdüzeydi ve yoğunluk farkı 100.000'de birden fazla değildi. Yani, bu değil Yıldızların mutlu bir şekilde var olabileceği bir durum
Karanlık çağ
Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunun (CMB) serbest bırakılmasından sonraki milyonlarca yıl içinde, evren garip bir durumdaydı. Sürekli akkor ışıma, ancak evren durdurulamaz genişlemesine devam ederken, radyasyon hızla soğur. Elbette karanlık madde de var ve onlar da etkindir. Neredeyse tamamen hidrojen ve helyum olan mevcut nötr gazlar nihayet radyasyona karşı savaştan serbest bırakılarak istedikleri her şeyi yapmalarına izin veriyor. Yapmaktan hoşlandığı şey, mümkün olduğu kadar kendisiyle kalmaktır. Neyse ki, çok fazla çaba gerektirmiyor: çok erken evrende, mikroskobik kuantum dalgalanmaları yoğunluktaki küçük farklılıklara genişledi.Yoğunluktaki bu küçük farklılıklar evrenin daha büyük genişlemesini etkilemedi, ancak nötrlüğü etkiledi. hidrojen.
Ortalamadan biraz daha yüksek bir yoğunluğa sahip herhangi bir alan (sadece küçük bir parça bile olsa), komşuları üzerinde biraz daha güçlü bir çekim kuvvetine sahiptir. Bu artırılmış yerçekimi, daha fazla gazı katılmaya teşvik eder, böylece yerçekimi direncini artırır, böylece daha fazla komşuyu ve benzerlerini teşvik eder. Tıpkı aile toplantılarında yüksek sesle çalınan müziğin, eğlenceyi daha fazla cezbedecek siren şarkıları gibi, milyonlarca yıl içinde zenginler daha zengin hale geldi ve fakirler daha fakir hale geldi. Basit yerçekimi sayesinde, küçük yoğunluk farkı kademeli olarak arttı, ilk büyük madde kütlesini oluşturdu ve çevresindeki maddeyi boşalttı.
Kozmik şafak vakti
Bir yerlerde, en derin nükleer katman ezici katman üzerine yığılır, kritik bir sıcaklığa ve yoğunluğa ulaşır, atom çekirdeklerini karmaşık desenlerde birbirine bağlanmaya, nükleer füzyonda tutuşmaya ve ham maddeyi helyuma dönüştürmeye zorlar. Bu şiddetli süreç de biraz enerji açığa çıkardı ve bir anda ilk yıldız doğdu. Big Bang'in ilk on dakikasından bu yana, evrenimizde ilk kez bir nükleer reaksiyon meydana geldi. Yeni ışık kaynağı, bir zamanlar boş olan alanı radyasyonla doldurarak evreni aydınlatıyor. Ancak bu büyük olayın ne zaman gerçekleştiğinden emin değiliz ve bu çağı gözlemlemek son derece zor.
Birincisi, evrenin devasa mesafesi, en güçlü teleskopların bile ilk ışığı gözlemlemesini engelledi. Daha da kötüsü, erken evren neredeyse tamamen nötrdü ve nötr gazlar başlangıçta fazla ışık yaymıyordu. Bu önemli çağ hakkında biraz bilgi sahibi olmamız, birkaç nesil yıldızın galaksileri oluşturmak için birbirine yapıştırılmasına kadar değildi. İlk yıldızların, evrenin ilk birkaç yüz milyon yılında oluştuğundan şüpheleniyoruz. Kısa süre sonra, galaksileri, aktif galaktik çekirdekleri ve hatta galaksi kümelerinin kökenini doğrudan gözlemledik - sonunda en büyük kütleli yapı evrende ortaya çıktı. Önlerinde bir noktada, ilk yıldızların gelmesi gerekiyordu, ancak çok erken değil, çünkü bebek evrenin yoğun hali onların oluşumunu engelleyecekti.
Ufukta
Yaklaşan James Webb Uzay Teleskobu ilk galaksileri çok doğru bir şekilde tespit edebilecek ve erken evren hakkında büyük miktarda veri sağlayabilecek olsa da, teleskopun dar görüş alanı bu çağın tam bir resmini sağlayamaz. Bilim adamları, en eski galaksilerin bazılarının en eski yıldızların - hatta yıldızların kendilerinin - kalıntılarını içerebileceğini umarlar, ancak bekleyip görmeliyiz. Evrenin şafağını açmanın bir başka yolu da şaşırtıcı derecede nötr bir hidrojen tuhaflığıdır. Elektronların ve protonların kuantum dönüşleri rastgele ters çevrildiğinde, hidrojen tarafından yayılan radyasyonun dalga boyu çok özeldir. Bu radyasyon, günümüz galaksisindeki nötr hidrojen bölgelerinin haritasını çıkarmamıza izin veriyor, ancak evrenin şafağına olan aşırı mesafe tamamen farklı bir zorluk sunuyor.
Sorun şu ki, evren o uzun zaman önce genişliyor, bu da tüm galaksiler arası radyasyonu daha uzun dalga boylarına uzatıyor. Bugün orijinal nötr hidrojen sinyalinin dalga boyu yaklaşık 2 metredir ve sinyali sıkıca radyo frekansı bandına yerleştirir. Ve evrendeki diğer pek çok şey - süpernovalar, galaktik manyetik alanlar, uydular - aynı frekansta oldukça yüksek sesler üretir ve evrenin ilk dönemlerinden gelen zayıf sinyalleri örter. Dünya'da bu ilginç kozmik şafak sinyalini bulmaya, orijinal fısıltılarını mevcut uyumsuz seslerden ortaya çıkarmaya ve ilk yıldızların doğumunu ortaya çıkarmaya çalışan birkaç görev var, ancak şimdilik sadece bekleyebiliriz.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme Metin: Paul Sutter / Uzay
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
