De nos jours, l’obscurité de la nuit est entrecoupée de la lumière des étoiles. Mais avant la naissance des étoiles, la lumière brillait-elle au début de l’univers?
La réponse courte est «non». Mais la longue réponse révèle le voyage extraordinaire de Light. Au début, la lumière de l’univers précoce a été « piégée » et il a fallu plusieurs centaines de mille ans pour qu’il s’échappe. Ensuite, il a fallu environ 100 millions d’années pour que les étoiles se forment.
En examinant la vitesse et la direction dans lesquelles les galaxies se déplaçaient, astronome Edwin Hubble a découvert L’univers se dilatait. Cette découverte de 1929 a suggéré que le cosmos était autrefois plus petit, les scientifiques calculant finalement que l’univers entier était concentré en un point infiniment dense il y a environ 13,8 milliards d’années, jusqu’à la Big bang arrivé.
« Avec le Big Bang, l’espace a été créé et élargi, ainsi que tout dans l’univers, » Andrew Laydenprésident de la physique et de l’astronomie à Bowling Green State University en Ohio, a déclaré à Live Science.
La seule façon dont toute la question qui compose maintenant l’univers pourrait tenir dans un petit endroit « est si c’était de l’énergie à ce moment-là », a déclaré Layden. La célèbre équation d’Einstein E = MC2 a révélé que l’énergie et la masse peuvent être interchangeables, a expliqué Layden.
Comme le univers élargi, la densité de son énergie a diminué et elle s’est refroidie. Les premières particules ont alors commencé à se former dans la première seconde après le Big Bang, Selon l’observatoire de Las Cumbres. Il s’agit notamment du photons qui composent la lumière, ainsi que les protons, les neutrons et les électrons qui composent atomes. Environ trois minutes après le Big Bang, les protons et les neutrons pouvaient fusionner pour créer les noyaux d’atomes tels que l’hélium, selon NASA.
« Pensez au brouillard et à la rosée », a déclaré Layden. « Les particules dans un état de haute énergie sont dispersées comme de l’eau dans le brouillard, et lorsque l’énergie devient suffisamment basse, elles peuvent se condenser comme des gouttelettes de rosée. »
Cependant, bien que des photons de lumière existaient depuis la première seconde après le Big Bang, ils ne pouvaient pas encore briller à travers l’univers. C’est parce que le premier cosmos était si chaud que « les électrons se déplaçaient trop vite pour noyaux atomiques pour les tenir en orbite autour d’eux, « a déclaré Layden. » L’univers était juste cette soupe très chaude et dense. «
Tous les électrons qui se déroulent librement dans le premier univers signifiaient que la lumière ne pouvait pas beaucoup se déplacer. « Alors que Light essayait de voyager en ligne droite pendant cette période, il a toujours heurté les électrons, donc cela ne pouvait pas aller très loin », a déclaré Layden.
Une situation similaire se trouve dans le soleil, Srinivasan Raghunathanun cosmologiste à l’Université de l’Illinois, Urbana-Champaign, a déclaré à Live Science. « Vous pouvez imaginer un photon de lumière créé par des réactions nucléaires au centre du soleil essayant de sortir à la surface du soleil », a-t-il déclaré. « Le centre du soleil est extrêmement chaud, et il y a donc beaucoup d’électrons libres présents. Cela signifie que la lumière ne peut pas voyager en ligne droite. »
La distance entre le centre du soleil à sa surface est d’environ 432 450 miles (696 000 kilomètres). La vitesse de la lumière dans le vide est d’environ 186 000 miles par seconde (300 000 km / s), mais au soleil, « il faut environ 1 à 2 millions d’années pour que la lumière s’échappe du centre du soleil à sa surface », a déclaré Raghunathan.
Cependant, environ 380 000 ans après le Big Bang, l’expansion de l’univers a laissé le cosmos suffisamment refroidi pour que les noyaux atomiques se glacent sur les électrons. « Lorsque cela se produit, tous ces électrons ne sont plus libres », a déclaré Layden. « Cela se produit à environ 3 000 Kelvin (4 940 degrés Fahrenheit, ou 2 725 degrés Celsius), la température de surface d’une étoile rougeâtre fraîche. »
En quelques années, « tout passe d’une soupe dense chaude à un univers clair où la lumière peut voyager librement », a déclaré Layden. « À ce moment, les premiers photons de l’univers peuvent s’échapper. »
La lumière typique de l’univers lorsqu’elle était environ 3 000 Kelvins était procheinfrarouge à longueurs d’onde visiblesA noté Layden. Cependant, à mesure que le cosmos s’est développé au cours de plus de 13 milliards d’années et s’est refroidi à une température moyenne d’environ 2,73 Kelvin (moins 455 F, ou moins 270 C), la première lumière de l’univers s’est étirée à des longueurs d’onde à micro-ondes plus longues.
Les astronomes ont d’abord détecté ce rayonnement restant du Big Bang, appelé le fond micro-ondes cosmique, dans 1964.
L’analyse de ces micro-ondes a donné de nombreuses informations. Par exemple, l’attraction gravitationnelle des galaxies peut déformer la lumière – un phénomène appelé lentille gravitationnelle. Examiner la quantité de distorsion que les antécédents micro-ondes cosmiques ont connu à différents moments du ciel peuvent aider les scientifiques à reconstruire la structure à grande échelle de l’univers – la disposition des galaxies et les vides géants entre eux à travers le cosmos, a déclaré Raghunathan.
Après la sortie de la lumière du Big Bang, l’univers a connu une période connue sous le nom de Cosmic Dark Ages. Finalement, après des millions d’années, l’attraction gravitationnelle des nuages de gaz a conduit ces amas de matière à s’effondrer sur eux-mêmes.
« Cela a créé la première génération d’étoiles, et l’univers avait des galaxies pleines d’étoiles d’environ 1 milliard d’années après le Big Bang, commençant l’aube cosmique », a déclaré Layden.
