Universul transparent

de la 300.000 la 700 milioane de ani dupa Big Bang

• In primii 300.000 de ani dupa Big Bang, nu au existat schimbari majore.
• Temperatura a continuat sa scada iar protonii si neutronii si-au incetinit miscarea.
• Materia si radiatia au ramas insa unite, Universul era complet opac.
• Radiatia electromagnetica (fotoni) era produsa continuu prin anihilarea proton-antiproton dar fotonii calatoreau foarte putin inainte de a fi absorbiti de electroni. Desi erau reemisi de electroni, se deplasau in alta directie si pe distante foarte scurte.

• Cand temperatura a ajuns la 3000 K, dupa 300.000 de ani de la Big Bang, s-a produs schimbarea. S-au format primii atomi neutrii. Electronii au fost captati de catre nuclee si au format atomi. datorita acestui fapt, fotomii au putut parcurge spatii mai mari. Materia si radiatia s-au separat si Universul a devenit transparent.
• Captarea electronilor s-a facut cand temperatura a scazut sub cea critica (3000K) si practic s-a petrecut instantaneu in tot Universul. Lumina (fotoni) a calatorit libera in Univers si astazi putem vedea practic unecou al acelui moment unic din istoria Universului - Fondul cosmic de microunde.
• Cel mai simplu este sa vedem" ecoul Big Bang-ului, decupland antena televizorului si observand parazitii (puricii) alb negru care apar pe ecran. 1% din acesti paraziti se datoreaza fondului cosmic de microunde (FCM).
• Frecventa acestei radiatii corespunde unui emitator cu temperatura medie de 2,7 K. Radiatia a fost emisa la circa 3000K dar intre timp Universul s-a extins ceea ce a facut ca lungimea de unda sa creasca iar temperatura sa scada. Este vorba de fenomenul de deplasare spre rosu a radiatiei cand sursa se departeaza de noi.
• Prima data fondul cosmic de microunde a fost pus in evidenta in 1964 cu antena Big Horn.
• Satelitul COBE (COsmic Background Explorer - Exploratorul de fond Cosmic a "fotografiat" radiatia de fond in toate directiile si a obtinut rezultate remarcabile
• La inceput radiatia parea sa fie absolut uniforma. Mai tarziu au fost observate variatii de temperatura foarte mici (a zecea miime dintr-un grad. Variatiile de temperatura au determinat variatii de densitate ale materiei din Univers. Concentratia materiei sub actiunea fortelor gravitationale a dus la incalzirea usoara a acestor zone.
  
  Harta obtinuta din datele satelitului COBE, pune in evidenta anizotropia Universului. Regiunile albastre sunt mai reci iar cele rosii maii calde. Pe baza analizei acestei harti cosmologii au dedus ca Universul este plat.

• EXperimente ulterioare, Boomerang, Maxima si WMAP, au confirmat variatiile mici de temperatura detectate de COBE.
  
  NASA WMAP data - 0:45 min
  
  
  Sau pentru o versiune mai lunga si mai poetica... clic aici.
  
• Gravitatia este singura forta semnificativa la distante astronomice. Ea a facut ca micile neuniformitati din Univers sa se accentueze. Zonele cu mai multa materie, au atras materia din jur si aucrescut in masa. In Univers puteau fi observate doua tendinte. La scara mare procesul de extindere si local procesul de acumulare de materiesub actiunea gravitatiei. In acest mod s-au format primele galaxii, niste simple aglomerari de gaze.
• Prabusirea gravitationala a materiei a continuat, in timp ce Universul se racea. Brusc s-a produs o schimbare dramatica. Au aparut o multime de stele. Lumina a explodat in Univers. Big Bang-ul a creat doar 3 elemente chimice: hidrogen, heliu si foarte putin litiu. Toate celelalte elemente chimice au fost create in stele. Putem spune ca suntem praf de stele...
• Primele stele aveau dimensiuni foarte mari (de sute de ori mai mari decat Soarele). Au trait relativ putin (cateva milioane de ani).

Sursa de energie a stelelor

• La suprafata stelelor (Soarele este steaua pe care o putem studia usor) temperatura este de circa 6000 K dar in interior atinge 15.000.000 K
• Putem analiza compozitia Soarelui. Este 70% hidrogen. Acest hidrogen este de fapt combustibilul. La temperaturile mari din interior, vitezele de miscare a atomilor sunt foarte mari si H este complet ionizat. Nucleele de h se pot combina intr-o reactie de fuziune nucleara degajand o cantitate enorma de energie. patru nuclei de H se combina formand Heliu (He).
• In interiorul Soarelui (video)
• In procesul de fuziune se pierde putina masa si se eleibereaza multa energie. Soarele pierde o masa de 4 milioane de tone pe secunda. Energia eliberata face ca Soarele sa lumineze. cand H se termina (peste inca 5 miliarde de ani, Soarele va muri. In procesul de fuziune se produc pozitroni, radiatie electromagnetica (gama) si neutrino. Neutrino, este o particula elementara care se misca cu viteza foarte mare si interactioneaza rar cu alte particule. . Strabat Soarele si Pamantul cu usurinta si sunt greu de detectat.
• Neutrino (video)
• Primele stele aparute in Univers au fost foarte mari, de 150 ori mai mari decat Soarele. Au trait insa foarte putin circa un milion de ani. Radiatia puternica a stelelor a produs ionizarea gazelor si stelele au fost inconjurate de nori de gaz ionizat.
• Gauri negre. O gaura neagra este produsa prin prabusirea unei stele uriase. Forta gravitationala este atat de mare incat nici lumina nu poate scapa de acolo. Aproape in centrul tuturor galaxiilor se gaseste o gaura neagra. Gaura neagr anu poate fi "vazuta", dar prezenta ei poate fi detectata din efectele gravitationale pe care le are asupr acorpurilor din jur. Gaura neagra se produce prin prabusirea unei stele avand masa de 8 -10 ori mai mare decat a Soarelui. gaurile negre din centrul galaxiilor sunt mult mai masive. Este probabil sa se fi format intr-o perioada timpurie a Universului.
• Supernovele. Cele mai multe stele mari, evolueaza si mor sub forma unei supernove. Deoarece presiunea si temperatura din centrul stelei sunt foarte mari, se pot produce si reactii de fuziune ale nucleelor de heliu formand elemente mai grele. Steaua capata o structura asemenatoare cu cea a unei cepe pe masura ce in centrul ei se produc elemente din ce in ce mai grele. cand nucleul stelei va fi format din fier, procesul inceteaza si se produce o mare explozie de caldura si lumina care arunca materia din stele in exterior. Supernovele sunt deci, sursa elementelor mai grele din Univers.
• Explozii de raze gamma. Sunt cele mai devastatoare explozii din Univers. Soarele nu va emite in intreaga viata atata energie cat o explozie de raze gamma in cateva minute. Pot fi observate chiar dincolo de Universul vizibil. Este probabil ca aceste explozii sa fie produse de moartea unor stele extraordinar de mari.
• Teoria relativitatii - un ghid pentru observatori
• Gaurile de vierme. Nu putem decat sa facem supozitii legate de ce se intimpla intr-o gaura neagra. S-au avansat ipoteze conform carora gaurile negre pot fi porti intre diferite locatii si timpuri din Univers asa numitele gauri de vierme. Teoriile verificate nu exclud existenta gaurilor de vierme. .