Чому ми бачимо так багато зірок в небі?

Чому не вистачає світла в Всесвіті? «Погляд на красу життя». Дивись на зірки і подивіться, як ви працюєте з ними. – Маркус Аврелія Уявіть нічне небо. Прогулянка з міст, на ніч без місячних, в найтемніших місцях, які ви коли-небудь були. Можете ви кладемо на траву і подивилися на небо. Повітря прохолодно, небо ясно, немає хмар, і ви подивитеся.

Що ви бачите?

Ви знайдете планети, яскраві і дивні зірки, і навіть молочний спосіб, який можна побачити з периферійним баченням, якщо ви подивитеся трохи бокових шляхів. Але найцікавіше про нічне небо не є присутністю цих кількох тьмяних вогнів, але досить того, що практично в будь-якій точці, яку ви подивитеся, небо сам темний.

Якщо ви думаєте про це за хвилину, здається дивним. Якщо всесвіт насправді наповнений зірками - точки світла в усіх напрямках - ви очікуєте, що де ви виглядали, ваша лінія прицілу в кінцевому підсумку вдарить зірці.

І один раз, що буває, ви більше не побачите «темність» в небі. Кожна точка буде наповнена світлом, незалежно від того, наскільки далеко від зірки, галактики або іншої точки світла.





Це один з найбільших парадоксів 19-го століття: фотометричний парадокс, або Ольбери парадокс, який показав, що ідея нескінченного Всесвіту, наповненого нескінченною кількістю зірок, несумісна з темним нічним небом, ми можемо всі спостереження.

Розчин до цього парадоксу, звичайно, є те, що коли ми подивимося на далекий Всесвіт, ми подивимося час, і коли Всесвіт існував в гарячому, щільному, більш рівномірному стані, був час, коли немає зірок. Якщо ви дивитеся за певною точкою, ви ніколи не побачите одну зірку.

Після Великого вибуху Всесвіт був гарячим, щільним і однорідним, але також розширенням і охолодженням. На той час був 380 000 років, він був досить охолоджений, щоб сформувати нейтральні атоми вперше. Але є два перешкоди, які дозволяють нам бачити щось:

До тих пір, поки немає нічого, що випромінює світло, нічого не буде виглядати. Всесвіт повинен бути прозорим. Хоча ці два проблеми — формування перших зірок і прозорості Всесвіту — часто поєднуються як «темні віки», вони залишаються двома окремими проблемами.

По-перше, ви не будете нічого шукати, поки ви не будете формувати перші зірки. У той час, коли Всесвіт розпочався з майже ідеальної форми, крихітні недосконалості виникали, з деякими регіонами, починаючи з більшої речовини, ніж інші. З часом гравітація тягнеться більше і більше матерії в ці ультрасумні області, тим самим вирощуючи куртки речовини в них.

Вже десять мільйонів років, але коли вистачить часу, ці куртки виросли досить важко, щоб привести їх до згоряння. І коли нуклеї з цих топок атомів і молекул стали досить густими, процес настій почався - спалювання водне паливо в гелію.

Ці фузійні сайти стали сердечниками перших зірок у Всесвіті, гарячими і яскравими, і випромінюючи перший видимий світ у Всесвіті з перших етапів гарячого Великого Bang. Це сталося 50 мільйонів років після початку історії Всесвіту, і це досить короткий час для перших зірок.

Проблема в тому, що ми не бачимо ніяких цих зірок.





Ми знаємо, що зірки виділяють світло, але так роблять зірки в Барнарді 68 темно-небулі. Це небула виходить темним, оскільки атоми і молекули в небулі фізично поглинають видимість — і тому непрозорі.

Хоча один атоми мають лише певні атомні переходи, які можуть поглинати світло, коли вони пов'язані з усіма видами складних конфігурацій, вони можуть блокувати весь спектр видимого світла. Цей вид непрозорості утворився, коли з'явилися перші зірки: Всесвіт може виготовити світло, але не знайшов свого шляху до наших очей.

Що ми робимо про це? Чи варто іонізувати ці атоми? Або, щоб бути більш точними, переоцінювати їх, так як вони вже іонізовані, перш ніж вони стали нейтральними.

Однак цей процес займе багато часу і залучає мільярди зірок, які утворюються, випромінюють ультрафіолетове іонізуюче випромінювання і вдарив більше 99% нейтральних атомів Всесвіту. Це поступовий процес, але це займе 550 мільйонів років для завершення.

До недавнього часу ми думали, що реіонізація — це остання фаза Всесвіту, яка б зробити її прозорим для видимого світла — сталася 450 мільйонів років після Великого Bang, але додатковий фактор 100 мільйонів років був визначений останніми спостереженнями супутника Planck.





Це, в свою чергу, не означає, що найстаріші зірки у Всесвіті склали 100 млн. років пізніше, ніж раніше думали. Це означає, що перші зірки утворилися набагато раніше, ніж ми можемо спостерігати, і ми не маємо достатньо зірок, і вони не проживали досить довго — щоб переіонувати Всесвіт і зробити його прозорим для світла. У всесвіті було просто не достатньо сказати, що «не існує світла», щоб побачити перші зірки: це світло повинно вільно проходити через космос.

Не існує способу бачити їх у видимому спектрі, незалежно від того, наскільки хороший плеєр Space Telescope є, незалежно від того, як довго він виглядає на тих патчах неба, він ніколи не буде бачити перших зірок, оскільки Всесвіт все ще не опалюється видимим світлом.

Але є надія, і James Webb Space Telescope має потенціал, щоб зробити це сподіватися на реальність.

Якщо ви дотримуєтесь довгохвильового світла, ці пилоподібні структури атомів і молекул можуть бути прозорими для цих хвиль. Хоча Hubble ніколи не бачить цих зірок, James Webb буде летіти в інфрачервоні (і досить довго) хвилі і зможе відстежувати їх шлях до тих епох, коли Всесвіт був прозорим для видимого світла.

В інших словах, всього за кілька років ми зможемо по-справжньому вивчити перші зірки Всесвіту. Вони можуть бути невидимими до нас, але це несправність наших очей, а не світло.

Джерело: hi-news.ru