არსებობდა თუ არა სინათლე სამყაროს დასაწყისში?

ფოტო: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images
ადრეულ სამყაროში სინათლე თითქოს "გამომწყვდეული" იყო, ასიათასობით წლის შემდეგ კი მან "გაქცევა" შეძლო. დაახლოებით 100 მილიონი წლის შემდეგ ვარსკვლავები წარმოიქმნა.
1929 წელს ასტრონომმა ედუინ ჰაბლმა გალაქტიკების მოძრაობის სიჩქარესა და მიმართულებაზე დაკვირვებით აღმოაჩინა, რომ სამყარო ფართოვდება. ეს ნიშნავდა, რომ კოსმოსი ოდესღაც უფრო პატარა იყო. საბოლოოდ მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ მთელი სამყარო ოდესღაც ერთ უსასრულოდ მკვრივ წერტილში იყო კონცენტრირებული მანამ, სანამ 13,8 მილიარდი წლის წინ დიდი აფეთქება არ მოხდა.
ასევე იხილეთ: შემდეგი პოდკასტი: დიდი აფეთქება — როგორ გაჩნდა სამყარო
"სამყარო დიდი აფეთქებით შეიქმნა და გაფართოებაც სწორედ ასე დაიწყო. როგორ ეტეოდა სამყაროში დღესდღეობით არსებული მთელი მატერია ერთ წერტილში? ერთადერთი შესაძლო პასუხი გვაქვს: მატერია იმ დროს ენერგიის სახით უნდა არსებულიყო", — განმარტავს ფიზიკისა და ასტრონომიის პროფესორი ენდრიუ ლეიდენი Live Science-თან ინტერვიუში — "აინშტაინის ცნობილმა განტოლებამ E=mc2 აჩვენა, რომ მასა და ენერგია ურთიერთჩანაცვლებადია".
როგორც ლას-კუმბრესის ობსერვატორიის სტატიაში ვკითხულობთ, სამყაროს გაფართოებასთან ერთად მისი ტემპერატურა და ენერგიის სიმკვრივე შემცირდა. დიდი აფეთქების პირველივე წამს სამყაროს უძველესი ნაწილაკები წარმოიქმნა. ესენია როგორც ატომის შემადგენელი ნაწილაკები — პროტონები, ელექტრონები და ნეიტრონები — ასევე სინათლის ნაწილაკები, ანუ ფოტონები. როგორც NASA განმარტავს, დიდი აფეთქებიდან დაახლოებით 3 წუთში პროტონები და ნეიტრონები ერთმანეთს შეერწყა, რამაც ატომის ბირთვი წარმოშვა (მაგალითად, ჰელიუმის).
ასევე იხილეთ: ასტრონომებმა სამყაროს პირველი მოლეკულა დააფიქსირეს
"წარმოიდგინეთ ნამი და ნისლი", — თქვა ლეიდენმა — "მაღალენერგეტიკულ მდგომარეობაში მყოფი ნაწილაკები ისე ქრება, როგორც წყალი ნისლში. როდესაც ენერგია საკმარისად მცირდება, იგი ნამის წვეთებივით ქრება".
აღვნიშნეთ, რომ ფოტონები დიდი აფეთქებიდან პირველივე წამს გაჩნდა. ამისდა მიუხედავად, მათ სამყაროს განათება ჯერ კიდევ არ შეეძლო. როგორც ლეიდენი განმარტავს, ადრეული კოსმოსი ძალიან ცხელი იყო, ამიტომ ელექტრონები ძალიან სწრაფად მოძრაობდა. იმდენად სწრაფად, რომ ისინი ატომის ბირთვის გარშემო არ ჩერდებოდა.
ეს ნიშნავს, რომ ელექტრონები ადრეულ სამყაროში თავისუფლად მოძრაობდა. ამის გამო ფოტონები დიდად ვერ გადაადგილდებოდა — როდესაც სინათლე წრფივად გავრცელებას ცდილობდა, ის ყოველთვის ელექტრონებს ეჯახებოდა.
მსგავსი სიტუაცია მზის ცენტრშიც გვხვდება. მის შუაგულში მიმდინარე ბირთვული რეაქციებით შექმნილი ფოტონები ზედაპირამდე გამოღწევას ცდილობს. მიუხედავად ამისა, მზის ცენტრში ტემპერატურა უკიდურესად მაღალია; ამის გამო იქ ძალიან ბევრი თავისუფალი ელექტრონია. შედეგად აქ სინათლე წრფივად ვერ გავრცელდება.
მანძილი მზის ცენტრიდან მის ზედაპირამდე 696 ათასი კილომეტრია, სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში კი — 300 ათასი კმ./წმ. ამისდა მიუხედავად, ფოტონებს მზის ცენტრიდან მის ზედაპირამდე მისაღწევად 1-2 მილიონი წელი სჭირდება.
მეორე მხრივ, დიდი აფეთქებიდან დაახლოებით 380 ათასი მილიონი წლის შემდეგ სამყარო საკმარისად გაგრილდა საიმისოდ, რომ ელექტრონები ატომის ბირთვის გარშემო დარჩენილიყო. ეს დაახლოებით 2 725°C ტემპერატურაზე ხდება. სინათლემაც სწორედ ამ დროს დაიწყო თავისუფლად გავრცელება.
ამ დროს სინათლე ახლო ინფრაწითლიდან ხილულ ტალღებამდე სპექტრზე არსებობდა, სამყაროს გაფართოებასა და გაგრილებასთან ერთად კი პირველი სინათლე უფრო გრძელ მიკროტალღებად იქცა. ასტრონომებმა ეს ნარჩენი გამოსხივება 1964 წელს აღმოაჩინეს. იგი კოსმოსური მიკროტალღური ფონის სახელითაა ცნობილი.
ამ მიკროტალღების შესწავლით მეცნიერებმა ბევრი რამ დაადგინეს. მაგალითად, გალაქტიკების მიზიდულობას სინათლის გამრუდება შეუძლია. ამ ფენომენს გრავიტაციულ ლინზირებას ეძახიან. მისი შესწავლა მეცნიერებს სამყაროს ფართომასშტაბიანი სტრუქტურის რეკონსტრუქციაში ეხმარება.
მას შემდეგ, რაც სინათლემ "გაქცევა" მოახერხა, სამყაროში "კოსმოსის ბნელი ეპოქა" დადგა. მილიონობით წლის შემდეგ აირის ღრუბლების მიზიდულობამ მატერიის გროვები შეკრა. ასე წარმოიქმნა ვარსკვლავთა პირველი თაობა. 1 მილიარდი წლის შემდეგ სამყაროში უკვე ვარსკვლავებით სავსე გალაქტიკებსაც შეხვდებოდით.
კომენტარები