Sa Cruinne i bhfad i gcéin, mar a bhreathnaítear air anseo trí eitleán Bhealach na Bó Finne, tá réaltaí agus réaltraí, chomh maith le gás teimhneach agus deannach, ag dul siar chomh fada agus is féidir linn a fheiceáil. Ach níos faide ná an réalta deireanach sa Cruinne, tá níos mó solais fós ann. Creidmheas íomhá: 2MASS.

Faigheann eolaíocht amach bunús an chéad solais sa Cruinne

Ní Bíobla amháin é ‘Lig go mbeadh solas ann’. Is eolaíocht í.

“De réir a nádúir níl a fhios ag eolaíocht aon teorainneacha. Déanann aon ghrúpa a chosc, ar chúis ar bith, ó lán-rannpháirtíocht dochar d’fhiontar iomlán na heolaíochta. Caithfimid a bheith inár n-eolaithe gan teorainneacha. " -Rocky Kolb

Nuair a fhéachaimid amach ar na Cruinne inniu, is pointí solais iad aibhsíodh i gcoinne dubh mór folamh na spéire: réaltaí, réaltraí, nebulae agus go leor eile. Ach bhí am ann i bhfad i gcéin sular tháinig aon cheann de na rudaí sin le chéile, díreach tar éis an Big Bang, áit a raibh an Cruinne fós líonta le solas. Má fhéachaimid sa chuid micreathonn den speictream, is féidir linn iarsmaí an tsolais seo a fháil inniu i bhfoirm an Chúlra MICREATHONNACH Cosmaí (CMB). Ach tá fiú an CMB réasúnta déanach: táimid ag feiceáil a sholas ó 380,000 bliain tar éis an Big Bang. Bhí solas ann, chomh fada agus is eol dúinn é, fiú roimhe sin. Tar éis na gcéadta bliain d’imscrúdú a dhéanamh ar bhunús na Cruinne, fuair eolaíocht amach faoi dheireadh an méid a tharla go fisiciúil “ligean go mbeadh solas ann” sa spás.

Arno Penzias agus Bob Wilson ag suíomh an antenna i Holmdel, New Jersey, áit ar aithníodh cúlra na micreathonn cosmaí ar dtús. Creidmheas íomhá: Bailiúchán Fisice Inniu / AIP / SPL.

A ligean ar ghlacadh le breathnú ar an CMB, ar dtús, agus cá as a dtagann sé ag dul bealach, bealach ar ais. I 1965, bhí duo Arno Penzias agus Robert Wilson ag obair ag Bell Labs i Holmdel, New Jersey, ag iarraidh antenna nua a chalabrú le haghaidh cumarsáide radair le satailítí lasnairde. Ach is cuma cá bhféach siad sa spéir, choinnigh siad an torann seo á fheiceáil. Ní raibh sé comhghaolmhar leis an nGrian, le haon cheann de na réaltaí nó na pláinéid, nó fiú eitleán Bhealach na Bó Finne. Bhí sé ann lá agus oíche, agus ba chosúil go raibh sé den mhéid céanna i ngach treo.

Tar éis go leor mearbhaill maidir leis an méid a d’fhéadfadh a bheith ann, cuireadh in iúl dóibh gur thuar foireann taighdeoirí nach raibh ach 30 míle ar shiúl i Princeton go mbeadh a leithéid de radaíocht ann, ní mar thoradh ar aon rud ag teacht ónár bplainéad, ón gcóras gréine nó ón réaltra féin, ach a tháinig ó stát te, dlúth go luath sa Cruinne: ón mBang Mór.

De réir na mbreathnuithe bunaidh a rinne Penzias agus Wilson, astaíonn an t-eitleán réaltrach roinnt foinsí réaltfhisiceacha radaíochta (lár), ach os a chionn agus faoina bhun, ní raibh sa chúlra aonfhoirmeach, beagnach aonfhoirmeach, de radaíocht. Creidmheas íomhá: Foireann Eolaíochta NASA / WMAP.

De réir mar a chuaigh na blianta ar aghaidh, thomhais muid an radaíocht seo go beacht níos mó agus níos cruinne, agus fuarthas amach nach raibh sí ach trí chéim os cionn nialas iomlán, ach 2.7 K, agus ansin 2.73 K, agus ansin 2.725 K. Sa ghnóthachtáil is mó a bhain leis, b’fhéidir. an glow fágtha seo, thomhais muid a speictream agus fuaireamar amach gur duine dubh foirfe a bhí ann, ag teacht le smaoineamh an Big Bang agus ar neamhréir le mínithe malartacha, mar shampla solas réalta léirithe nó cásanna solais tuirseach.

Solas iarbhír an Ghrian (cuar buí, ar chlé) i gcoinne duine dubh foirfe (i liath), ag taispeáint go bhfuil an Ghrian níos mó de shraith de chrainn dhubha mar gheall ar thiús a fótaisféar; ar chlé tá an duine dubh foirfe iarbhír den CMB arna thomhas ag an satailíte COBE. Creidmheas íomhá: úsáideoir Wikimedia Commons Sch (L); COBE / FIRAS, NASA / JPL-Caltech (R).

Níos déanaí, rinneamar tomhas fiú - ó ionsú agus idirghníomhú an tsolais seo le scamaill idirghabhála gáis - go n-ardóidh an radaíocht seo sa teocht níos faide siar in am (agus athdhréachtú) a fhéachaimid. De réir mar a leathnaíonn an Cruinne le himeacht ama, fuaraíonn sí, agus mar sin nuair a fhéachaimid níos faide siar ar an am atá thart, táimid ag feiceáil na Cruinne nuair a bhí sí níos lú, níos dlúithe agus níos teo.

Má bhí bunús neamh-chosmeolaíoch ag an CMB, níor cheart go n-ardódh sé teocht le hathdhriogadh mar (1 + z), mar a léiríonn breathnuithe go láidir. Creidmheas íomhá: P. Noterdaeme, P. Petitjean, R. Srianand, C. Ledoux agus S. López, (2011). Réalteolaíocht & Réaltfhisic, 526, L7.

Mar sin, cá as a tháinig an solas seo - an chéad solas sa Cruinne - ar dtús? Níor tháinig sé ó réaltaí, toisc go raibh sé ann roimh na réaltaí. Níor astaíonn adamh é, toisc go raibh sé ann roimh fhoirmiú adamh neodrach sa Cruinne. Má leanaimid orainn ag eachtarshuí ar gcúl chuig fuinneamh níos airde agus níos airde, faighimid roinnt rudaí aisteach amach: a bhuíochas le E = mc2 Einstein, d’fhéadfadh na quanta solais seo idirghníomhú lena chéile, ag táirgeadh péirí ábhair cáithníní-antiparticle go spontáineach!

Féadann imbhuailtí ardfhuinnimh cáithníní péirí nó fótóin ábhar-fhrithmhéadair a chruthú, agus díothaíonn péirí ábhar-fhrithmhéadair chun fótóin a tháirgeadh freisin. Creidmheas íomhá: Saotharlann Náisiúnta Brookhaven / RHIC.

Ní péirí fíorúla ábhair agus frithmhéadair iad seo, a fholaíonn folús an spáis fholamh, ach cáithníní réadacha. Díreach mar is féidir le dhá phrótón a imbhuaileann ag an LHC raidhse cáithníní agus frith-chomhábhar nua a chruthú (toisc go bhfuil go leor fuinnimh acu), is féidir le dhá fhótón go luath sa Cruinne aon rud a chruthú a bhfuil go leor fuinnimh acu le cruthú. Trí eachtarshuí ar gcúl ón méid atá againn anois, is féidir linn a thabhairt i gcrích go raibh timpeall 1089 péire cáithníní-antiparticle laistigh den Cruinne inbhraite go gairid tar éis an Big Bang.

Dóibh siúd agaibh ag smaoineamh ar an gcaoi a bhfuil Cruinne lán d’ábhar (agus ní frithmhéadair) againn inniu, ní foláir go raibh próiseas éigin ann a chruthaigh beagán níos mó cáithníní ná antiparticles (go dtí thart ar 1-in-1,000,000,000) ó cheann i dtosach staid siméadrach, agus mar thoradh air sin tá thart ar 1080 cáithnín ábhair agus 1089 fótón fágtha inár Cruinne inbhraite.

De réir mar a leathnaíonn agus a fhuaraíonn an Cruinne, lobhadh cáithníní agus antiparticles éagobhsaí, agus déanann péirí ábhar-frithmhéadair iad a dhíothú agus a scaradh, agus ní féidir le fótóin imbhualadh a thuilleadh ag fuinneamh ard go leor chun cáithníní nua a chruthú. Creidmheas íomhá: E. Siegel.

Ach ní mhíníonn sé sin an chaoi a ndéanaimid an t-ábhar tosaigh, an t-antamatter agus an radaíocht go léir sa Cruinne a fhoirceannadh. Is iomaí eantrópachta é sin, agus is freagra míshásta go hiomlán é a rá “sin a thosaigh an Cruinne”. Ach má fhéachaimid ar réiteach ar fhadhb iomlán difriúil - fadhb na spéire agus fadhb na comhréidh - ní thagann an freagra ar an gceann seo amach.

Léargas ar an gcaoi a leathnaíonn am spáis nuair a bhíonn Ábhar, Radaíocht nó fuinneamh is gné dhílis den spás féin ann. Creidmheas íomhá: E. Siegel.

Níor mhór go dtarlódh rud éigin chun na coinníollacha tosaigh a bhunú don Big Bang, agus gurb é an “rud” sin boilsciú cosmaí, nó tréimhse nach raibh ábhar (nó frithmhéadair) nó radaíocht faoi smacht ag an bhfuinneamh sa Cruinne, ach ag fuinneamh gné dhílis den spás féin, nó foirm luath, dhianfhuinnimh de fhuinneamh dorcha.

Shín an boilsciú árasán na Cruinne, thug sé na coinníollacha céanna dó i ngach áit, thiomáin sé aon cháithníní nó frith-chomhábhair a bhí ann cheana, agus chruthaigh sé na luaineachtaí síl le haghaidh ródhlúis agus fo-dhlúis inár Cruinne inniu. Ach an eochair chun tuiscint a fháil ar as ar tháinig na cáithníní, na frith-chomhábhair agus an radaíocht seo ar dtús? Tagann sé sin ó fhíric shimplí amháin: chun na Cruinne a bhí againn inniu a fháil, b’éigean deireadh a chur le boilsciú. Ó thaobh fuinnimh de, tarlaíonn boilsciú nuair a rollann tú síos poitéinseal go mall, ach nuair a rollaíonn tú isteach sa ghleann thíos faoi dheireadh, cuirtear deireadh le boilsciú, agus an fuinneamh sin á thiontú (ó bheith ard) ina ábhar, ina fhrithmhéadair agus ina radaíocht, agus bíonn an rud is eol dúinn mar an Bang Mór te.

Nuair a tharlaíonn boilsciú cosmaí, tá an fuinneamh is gné dhílis den spás mór, mar atá sé ag barr an chnoic seo. De réir mar a rollann an liathróid síos sa ghleann, athraíonn an fuinneamh sin ina cháithníní. Creidmheas íomhá: E. Siegel.

Seo mar is féidir leat é seo a shamhlú. Samhlaigh go bhfuil dromchla ollmhór, gan teorainn agat de bhloic chiúbach brúite suas i gcoinne a chéile, agus teannas dochreidte eatarthu. Ag an am céanna, rollaíonn liathróid babhlála trom os a gcionn. I bhformhór na láithreacha, ní dhéanfaidh an liathróid mórán dul chun cinn, ach i roinnt “spotaí laga” déanfaidh an liathróid eangú agus í ag rolladh os a gcionn. Agus in áit chinniúnach amháin, is féidir leis an liathróid briseadh trí cheann amháin (nó cúpla) de na bloic, agus iad a chur ag titim anuas. Nuair a dhéanann sé seo, cad a tharlaíonn? Agus na bloic seo in easnamh, tá imoibriú slabhrúil ann mar gheall ar an easpa teannas, agus bíonn an struchtúr iomlán ag teacht salach.

Is é an analaí a bhaineann le liathróid a shleamhnaíonn thar dhromchla ard ná nuair a leanann boilsciú ar aghaidh, agus léiríonn an struchtúr atá ag mionú agus ag scaoileadh fuinnimh tiontú fuinnimh ina cháithníní. Creidmheas íomhá: E. Siegel.

Sa chás go mbuaileann na bloic an talamh i bhfad, i bhfad faoi bhun, tá sin cosúil le boilsciú ag teacht chun deiridh. Sin an áit a ndéantar an fuinneamh go léir is gné dhílis den spás féin a thiontú go fíorcháithníní, agus is é fírinne an scéil go raibh dlús fuinnimh an spáis féin chomh hard le linn boilscithe an rud a chruthaíonn an oiread sin cáithníní, antiparticles agus fótón nuair a thagann deireadh le boilsciú. Tugtar ath-théamh cosmaí ar an bpróiseas seo, a mbíonn boilsciú ag críochnú agus ag cruthú an Big Bang te, agus de réir mar a fhuaraíonn an Cruinne de réir mar a leathnaíonn sé, díothaíonn na péirí cáithníní / antiparticle, ag cruthú níos mó fótón agus ag fágáil gan ach beagán ábhar. fágtha.

Taispeánann stair chosmaí na Cruinne ar fad atá ar eolas go bhfuil bunús an ábhair uile istigh againn, agus an solas ar fad, i ndeireadh na dála, go dtí deireadh an bhoilscithe agus tús an Hot Big Bang. Creidmheas íomhá: ESA agus an Planck Comhoibriú / E. Siegel (ceartúcháin).

De réir mar a leanann an Cruinne ag leathnú agus ag fuarú, cruthaímid núicléis, adamh neodracha, agus sa deireadh réaltaí, réaltraí, braislí, eilimintí troma, pláinéid, móilíní orgánacha, agus an saol. Agus tríd ar fad, tá na fótóin sin, a fágadh ón mBang Mór agus iarsma de dheireadh an bhoilscithe a chuir tús leis ar fad, ag sreabhadh tríd na Cruinne, ag leanúint ar aghaidh ag fuarú ach gan imeacht riamh. Nuair a shníonn an réalta deireanach sa Cruinne amach, beidh na fótóin sin - a aistríodh isteach sa raidió le fada an lá agus tar éis iad a chaolú le bheith níos lú ná aon chiliméadar ciúbach ciúbach - fós ann chomh mór agus a bhí siad trilliúin agus ceathairshleasáin de blianta roimhe sin.

Sula raibh réaltaí ann, bhí ábhar agus radaíocht ann. Sula raibh adaimh neodracha ann, bhí plasma ianaithe ann, agus nuair a fhoirmíonn an plasma sin adaimh neodracha, tugann siad sin deis don Cruinne an solas is luaithe a fheicimid inniu a sheachadadh. Fiú amháin roimh an bhfianaise sin, bhí anraith ábhair agus frithmhéadair ann, a chuir as don chuid is mó d’fhótóin an lae inniu a tháirgeadh, ach fiú amháin níorbh é sin an tús. I dtosach, bhí spás ag leathnú go heaspónantúil, agus ba é deireadh an Aga sin - deireadh an bhoilscithe chosmaí - ba chúis leis an ábhar, an t-antamatter, agus an radaíocht a thabharfadh an chéad solas is féidir linn a fheiceáil sa Cruinne . Tar éis na billiúin bliain d’éabhlóid chosmaí, seo muid, in ann an bhfreagra a chur le chéile. Den chéad uair, tá a fhios anois cén bunús atá leis an Cruinne “lig dó solas a bheith ann”!

Tá Starts With A Bang ar Forbes anois, agus athfhoilsithe ar Meán a bhuíochas lenár lucht tacaíochta Patreon. Tá dhá leabhar ag Ethan, Beyond The Galaxy, agus Treknology: The Science of Star Trek ó Tricorders go Warp Drive.