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宇宙中的第一束光是什么时候出现的?天文学家是这样回答的

2021-9-2 09:15| 发布者: IMUFU-KANE| 查看: 49165| 评论: 0

摘要: 那不是黎明前的曙光,那是亿万年前生命的希望当我们在研究宇宙的时候,光速就是一个很好的研究辅助工具,因为光是以30万公里/秒的速度传播的,当我们看到远距离的东西的时候,也代表着我们能看到过去。你现在看到的 ...

那不是黎明前的曙光,那是亿万年前生命的希望

当我们在研究宇宙的时候,光速就是一个很好的研究辅助工具,因为光是以30万公里/秒的速度传播的,当我们看到远距离的东西的时候,也代表着我们能看到过去。

你现在看到的太阳,其实是8分钟之前的太阳。642年前的猎户星座和250万年前的仙女座星系。事实上,你之所可以一直看得更深,看得更远,是因为宇宙是一直在扩张的。

在宇宙刚开始时,要比现在热得多,密度也大得多。密度大到,在大爆炸之后,整个宇宙就只是质子、中子和电子的混合物组成,它们根本无法凝聚到一起。



大爆炸理论:整个宇宙是从一个奇点开始,然后不断扩张,变成现在的宇宙的。

事实上,当宇宙扩张并冷却下来一些时,整个宇宙的热度和密度就像行星的核心一样,比如太阳核心的热度和密度,它的冷却程度,足以促使电离的氢原子形成。

因为宇宙具有形成恒星核心的条件,宇宙中的温度和压强能将氢融合成氦和其他较重的元素。基于我们目前在宇宙中发现的元素构成比例:74%的氢,25%的氦和1%的其他元素。我们便能发现宇宙在这个“宇宙恒星”状态下到底持续了多长时间。

一共是17分钟,大爆炸之后3分钟-20分钟之间。在这十几分钟之内,聚集起所有他们所需的氦元素,摩拳擦掌的为即将到来的聚变爆炸做准备。



聚变过程中产生了伽马射线的光子,在太阳内核中,这些光子从原子之间来回跳动,最终从内核中跳出来,穿过太阳的辐射区,最终逃脱到了宇宙里。这个过程会花上万年那时间,但在宇宙形成的早起,这些伽马射线的原始光子根本无处可去,导出都是又热又紧密的宇宙。

宇宙还在持续扩张,最终,在大爆炸后的十多万年后,宇宙的温度总算降低到可以让氢和氦原子能吸引自由电子的范围,形成中性原子。



在宇宙微波背景(CMB)中,宇宙结构偏转光子原理的图像解析。

这就是宇宙中的第一束光出现的时刻,在大爆炸之后的24万-30万年间,这段时间被称为重组时代。这是光子第一次可消停下来几秒钟,作为电子附着在原子上的时刻。正是在这个时间点,宇宙从完全不可见,变为可见。

这也是天文学家能看得到的最早的光,来,跟我一起说:宇宙微波背景辐射。因为宇宙已经持续扩张了138亿年了,那些最早的光子早已在紫外线和可见光到微波端的光谱中,被拉伸或红移。



如果你可以通过肉眼看见宇宙微波,你将会看见这宇宙中的第一束辐射光,正在向四面八方散开来,这是宇宙正在庆祝它的出现哦!

在这第一束光线之后,四周都黑暗下来,宇宙中一颗星也米诶有,只有无数的原始元素。在这黑暗纪元之初,宇宙中的温度大约是4000开尔文,而我们现在的温度是2.7开尔文。1.5亿年之后,黑暗纪元结束时,温度是60开尔文。



在大爆炸约2亿年后,宇宙中第一颗恒星形成所作的模拟图像。这颗初代太阳是由几乎纯净的氢和氦组成的,之后的所有复杂元素构成的行星都是从这些简单的元素开始形成的。

在之后的8.5亿年,这些元素构成了有纯氢和氦组成的巨型恒星。没有这些纯净厚重的元素,就不可能形成我们现在有的所有恒星,有些恒星的质量甚至是比太阳还要大几十倍至数百倍。这些就是第三代恒星,或者也有可能属于初代恒星,只是我们现有的科研力量还不足以证明它是初代恒星。天文学家估计,这些初代恒星大约在大爆炸后约5.6亿年形成。

之后,这些初代行星炸裂后形成超新星,形成了更多的更大质量的恒星之后,这些恒星也被引爆了。很难想象当时这些行星像烟花一样在空中炸裂绽放是一个什么样的场景。但我们知道,这在某一时期用这种亮瞎眼的方式点亮了整个宇宙的行为叫做再电离。大部分的宇宙都是由热等离子体组成的。



科学家用(美军)电子器材供应处的超大天文望远镜去观察在过去某几个特定时期的宇宙的样子,那几个时期的宇宙在紫外线的作用下是透明可视的。宇宙的历史长河中这几个短暂但具有代表性的时刻被称为再电离,发生于130亿年前。

早期的宇宙是又热又可怕的,并且也没有多少可供生命提供能量的重元素。可想而知,没有恒星的融合,你就无法获得而氧气,更别说更新迭代了。我们的太阳系就是经过几代超新星爆炸后,产生了越来越重的重元素后才生成的。

如前文提到的,宇宙温度从4000开尔文降到60开尔文。在大爆炸1000万年后,宇宙的温度是100摄氏度,也就是水的沸点温度,700万年之后,降到0摄氏度,也就是水的冰点温度。

这使得天文学家认为,700万年来,液态的水在宇宙中到处都是,且地球上有水的地方,就有生命。



早期宇宙的图像,来源:NASA

所以说,宇宙中的生命诞生于1000万年的这个说法有可能真的,物理学家阿维·勒布将这称之为宜居宇宙纪元。虽然没有证据可以证明,但光想想,就还觉得挺酷的。

我觉得,认为我们四周的光线都是宇宙中的第一道光线这个想法是挺令人费解的。尽管我们得通过微波才能观测到他,但那光线花了138亿年的时间才到我们这,它就在这里,到处都看得见。

作者: universetoday

FY: yyy

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选文:天文志愿文章组-

翻译:天文志愿文章组-yyy

审核:天文志愿文章组-

终审:天文志愿文章组-

排版:天文志愿文章组-零度星系

美观:天文志愿文章组-

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:https://www.universetoday.com/131809/first-light-universe/

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