Astronomická společnost Chomutov

                                                                               ^{další články               +}      

kosmologie

přidáno  08.04.2020

Éra rekombinace

Po prvním pár minutách existence vesmíru, po vytvoření prvních atomových jader byl vesmír stále dost horký, aby volné elektrony mohly nabitá jádra vodíku a helia polapit. Vzájemné působení mezi zářením a právě vzniklým částicím bylo opravdu intenzivní. V pravém smyslu toho slova intenzivní. Jelikož je počet světelných částic měřítkem teploty, tak při teplotách okolo 100 milionech stupňů byl počet světelných částic opravdu obrovský.

Jak víme 5 miliard částic a antičástic se zničilo a zůstalo záření, to jsou forony a jen jedna "opravdová" částice zbyla. No a každá z nich musel bojovat s těmi 5 miliardami fotonú. Elektrony, které se toulaly mezi novými atomovými jádry sem a tam, nebyly nijak vázány. Proč? Protože elektron je mnohem lehčí, než proton, asi 2'000-krát lehčí a tudíž i podstatně pohyblivější. A elektron je také pro světlo upřednostněným společníkem vzájemného působení. A pokaždé, když si chtěla jádra elektron přitáhnout, vložilo se do toho obrovské množství fotonů jako vichřice a vystřelilo elektrony pryč. Kromě toho byla ve vesmíru tma. Fotony neustále narážely na nějaké částice a nemohly se volně pohybovat. Zůstaly uvězněné ve víru srážek. Tak to pokračovalo dalšich ca 380'000 let.

Teprve pak se vesmír už dost ochladil a tak umožnil nabitým jádrům polapit všechny volné elektrony a uzamknout je na jejich oběžných drahách. To umožnila nová síla, zvaná elktromagnetická která působí přitažlivě na opačně nabité částice. Atomová jádra jsou nabita kladně a elektrony záporně. Elektrony ztratily svou velikou kinetickou energii, získanou těmi všemi sráženími s fotony a tím vznikly stabilní atomy. Tomuto obratu v historii vesmíru se říká éra rekombinace.

A tady se totálně oddělila hmota od záření. Proč? Protože elektrony byly pryč. Ten hlavní spoluhráč k nárazům se světlem, totiž elektrony, zmizely. Po tomhle období bylo teď světlu poprvé umožněno pohybovat se úplně volně. To znamená, že záření se mohlo zcela svobodně pohybovat skrz vesmír. Toto první světlo zachytily teleskopy na zemi a astronomové ho nazvali kosmické mikrovlnné pozadí (CMB). Protože toto světlo bylo uvolněno v celém vesmíru téměř okamžitě, podává nám obrázek mladičkého vesmíru a umožňuje nám zmapovat jeho "tvář" v době, kdy mu bylo asi 380'000 let.

Takže v tomto čase po velkém třesku, ca 380'000 let, měl nakonec vesmír teplotu něco méně než 4'000 stupňů celsia. Hmota se utvořila a sestává teď opravdu jen z neutrálních atomů a pár volných elektronů, které "unikly" atomovým jádrům. Taky se vyskytují tu a tam pár atomových jader. Gravitační síla je velmi malá aby zadržela záření a to se může teď zcela volně vyjasnit. Od toho oddělení hmoty od záření světlo prořídlo a vesmír se dál rozšířil. Toto rozšiřování vedlo k dalšímu ochlazování. Kdyby byla a zůstala tato teplota naprosto stejná, nebyli bychom dnes tady (už zase ... che che che). Ale protože se vyskytovaly vždy nějaké odchylky od symetrie, mohly se věci vyvinout tak, jak se nakonec vyvinuly. Vznik hvězd, galaxií a planet.

Tento poslední přechod, který se ve vesmíru udál, způsobil, že hmota už neměla stejnou teplotu jako záření. V tomto okamžiku mohlo vůbec poprvé dojít k zhuštění ve hmotě. To byl začátek vzniku struktur ve vesmíru. Tyto neměly už více co dělat s všeobecnou rozpínavostí, nýbrž načaly svou vlastní historii. Tyto struktury nabíraly časem stále víc hmoty. Všechny tyto nepatrně hustší oblasti působily trochu větší gravitační silou než jejich okolí a vytvořily gravitační zárodky, kolem kterých se pomalu hromadila hmota. Z toho se vyvíjely objekty, které můžeme dnes ve vesmíru pozorovat.

Je ironické, že jen co z mraku horoucího plazmatu vzešel stabilní atom a první světlo se rozprostřelo vesmírem (viz CMB), propadl vesmír ještě jednou do temnoty. Planoucí mrak plazmatu zhasnul a protože ještě neexistovaly hvězdy, byla tma. Tomuto období říkají astronomové období temna. Vesmír zůstal další stovky miliónů let chladný, temný a bez života.

Toto byl stručný výklad teorie velkého třesku. Čerpal jsem hlavně ze dvou knížek:

- Universum für Neugierige - Harald Lesch (2017)

- Jak postavit vesmír - Ben Gilliland (překlad 2015)

Samozřejmě jsem to děsně zkrátil a vybral jen to opravdu nejdůležitější k porozumění této teorie. Chtěl jsem se hlavně vyhnout složitým výkladům a přesto nevynechat tu podstatu. Tak snad se mi to povedlo ... ;-)

Teorie velkého třesku sice vysvětluje převážnou většinu otázek týkajících se vzniku vesmíru, ovšem není to jediná teorie. Ty ostatní se ovšem nedají většinou přezkoušet. Takže zatím je tato teorie ta nejlepší, kterou máme.

Jenže ani tato teorie není perfektní, nedokáže vysvětlit všechno a nechává pár otázek nezodpovězených. Ale o tom zase příště.