D'eascair an Cruinne atá ag leathnú, atá lán de réaltraí agus an struchtúr casta a bhreathnaímid air inniu, ó staid níos lú, níos teo, níos dlúithe agus níos aonfhoirmí. Chomh luath agus a fhoirmíonn adamh neodracha, áfach, tógann sé timpeall 550 milliún bliain do na ‘haoiseanna dorcha’ deireadh a chur leis. Creidmheas íomhá: C. Faucher-Giguère, A. Lidz, agus L. Hernquist, Eolaíocht 319, 5859 (47).

Fiafraigh de Ethan: Cén fáth go raibh an Cruinne dorcha chomh fada?

Chruthaigh na chéad réaltaí beagnach leath billiún bliain sula bhféadfaimis a gcuid solais a fheiceáil. Seo an fáth.

Tráth na Bang Mór, bhí an Cruinne lán le hábhar agus le radaíocht, ach ní raibh réaltaí ann. De réir mar a leathnaigh sé agus a fhuaraigh sé, chruthaigh tú prótóin agus neodróin sa chéad chodán de shoicind, núicléis adamhacha sa chéad 3-4 nóiméad, agus adamh neodracha tar éis thart ar 380,000 bliain. Tar éis 50–100 milliún bliain eile, is tú na chéad réaltaí. Ach fanann an Cruinne dorcha, agus ní féidir le breathnóirí inti an solas réalta sin a fheiceáil, go dtí 550 milliún bliain tar éis an Big Bang. Cén fáth chomh fada? Ba mhaith le Iustin Pop a fháil amach:

Rud amháin n’fheadar, áfach, ná cén fáth ar mhair na haoiseanna dorcha na céadta milliún bliain? Bheinn ag súil le hord méide níos lú, nó níos mó.

Is céim ollmhór i gcruthú solais é réaltaí agus réaltraí a fhoirmiú, ach ní leor deireadh a chur leis na “haoiseanna dorcha” leis féin. Seo an scéal.

Bhí an luath-Cruinne lán d’ábhar agus de radaíocht, agus bhí sí chomh te agus chomh dlúth gur chuir sé cosc ​​ar phrótóin agus ar neodróin foirmiú ar bhealach cobhsaí don chéad chodán den soicind. Chomh luath agus a dhéanann siad, áfach, agus an t-antamatter annihilates ar shiúl, déanaimid farraige de cháithníní ábhair agus radaíochta a fhoirceannadh, ag sní thart gar do luas an tsolais. Creidmheas íomhá: Comhoibriú RHIC, Brookhaven.

Déan iarracht an Cruinne a shamhlú mar a bhí sí nuair nach raibh sí ach cúpla nóiméad d’aois: sular foirmíodh adaimh neodracha. Tá an spás lán de phrótóin, núicléis éadroma, leictreoin, neodrónna, agus radaíocht. Tarlaíonn trí rud thábhachtacha ag an gcéim luath seo:

  1. Tá an Cruinne an-aonfhoirmeach ó thaobh an méid ábhair atá in aon áit, agus níl sna réigiúin is dlúithe ach cúpla cuid i 100,000 níos dlúithe ná na réigiúin is lú dlúth.
  2. Oibríonn imtharraingt go crua chun ábhar a tharraingt isteach, agus tá fórsa tarraingteach breise ag réigiúin ródhona chun go dtarlóidh sé sin.
  3. Agus bíonn radaíocht, i bhfoirm fótón den chuid is mó, ag brú amach, ag seasamh in aghaidh éifeachtaí imtharraingthe an ábhair.

Chomh fada agus a bhíonn radaíocht againn atá fuinniúil go leor, cuireann sé cosc ​​ar adamh neodrach foirmiú ar bhealach cobhsaí. Is nuair a fhuaraíonn leathnú na Cruinne an radaíocht go leor nach n-athshlánófar adaimh neodracha láithreach.

Sa Cruinne te, luath, sula ndéantar adaimh neodracha a fhoirmiú, scaiptear fótóin as leictreoin (agus go pointe níos lú, prótóin) ar ráta an-ard, ag aistriú móiminteam nuair a dhéanann siad. Tar éis adamh neodrach a fhoirmiú, ní thaistealaíonn na fótóin ach i líne dhíreach. Creidmheas íomhá: Amanda Yoho.

Tar éis dó seo tarlú, 380,000 bliain i stair na Cruinne, ní dhéanann an radaíocht (fótóin den chuid is mó) ach saorshruthanna i cibé treo a raibh sí ag taisteal go deireanach, tríd an ábhar atá neodrach anois. 13.8 billiún bliain ina dhiaidh sin, is féidir linn an glow fágtha seo a fheiceáil ón mBang Mór: Cúlra na MICREATHONNACH Cosmaí. Tá sé sa chuid “micreathonn” den speictream inniu mar gheall ar na tonnfhaid a shíneann mar gheall ar leathnú na Cruinne. Níos tábhachtaí fós, tá patrún luaineachtaí ann de spotaí te agus fuar, a fhreagraíonn do réigiúin ródhona agus ró-dhona na Cruinne.

Freagraíonn na réigiúin ró-dlúis, meándlúis agus tearc-fhaoisimh a bhí ann nuair nach raibh an Cruinne ach 380,000 bliain d’aois anois le spotaí fuara, meánacha agus te sa CMB. Creidmheas íomhá: E. Siegel / Beyond The Galaxy.

Chomh luath agus a fhoirmíonn tú adamh neodracha, bíonn sé i bhfad níos éasca titim imtharraingthe a dhéanamh, ós rud é go n-idirghníomhaíonn fótóin go héasca le leictreoin saor, ach i bhfad níos lú mar sin le hadaimh neodracha. De réir mar a fhuaraíonn na fótóin fuinneamh níos ísle agus níos ísle, éiríonn an t-ábhar níos tábhachtaí don Cruinne, agus mar sin tosaíonn fás imtharraingthe ag tarlú. Tógann sé timpeall 50–100 milliún bliain don domhantarraingt dóthain ábhar a tharraingt le chéile, agus an gás a fhuarú go leor le go dtitfidh sé, ionas go gcruthóidh na chéad réaltaí. Nuair a dhéanann siad, lasann comhleá núicléach, agus tagann na chéad eilimintí troma sa Cruinne ann.

Athraíonn struchtúr mórscála na Cruinne le himeacht ama, de réir mar a fhásann neamhfhoirfeachtaí beaga bídeacha chun na chéad réaltaí agus réaltraí a fhoirmiú, ansin cumasc le chéile chun na réaltraí móra nua-aimseartha a fheicimid inniu a fhoirmiú. Nochtann Cruinne níos óige féachaint ar achair mhóra, cosúil leis an gcaoi a raibh ár réigiún áitiúil san am atá thart. Creidmheas íomhá: Chris Blake agus Sam Moorfield.

Ach fiú leis na réaltaí sin, táimid fós sna haoiseanna dorcha. An culprit? Scaipeann na hadaimh neodracha sin go léir ar fud na Cruinne. Tá thart ar 1080 díobh ann, agus cé go bhfuil na fótóin ísealfhuinnimh atá fágtha ón mBang Mór trédhearcach don ghnáthábhar seo, tá an réalta réalta ardfhuinnimh teimhneach. Seo an chúis chéanna nach bhfeiceann tú na réaltaí san ionad réaltrach i solas infheicthe, ach ag tonnfhaid níos faide (infridhearg, mar shampla), is féidir leat a fheiceáil tríd an ngás neodrach agus an deannach.

Taispeánann an t-amharc ceithre phainéal seo réigiún lárnach Bhealach na Bó Finne i gceithre thonnfhad solais éagsúla, leis na tonnfhaid níos faide (fo-mhilliméadar) ag an mbarr, ag dul tríd an infridhearg i bhfad agus i gcóngar (2ú agus 3ú) agus ag críochnú le radharc solas infheicthe de Bhealach na Bó Finne. Tabhair faoi deara go gcuireann na lánaí deannaigh agus na réaltaí tulra an t-ionad doiléir i solas infheicthe. Creidmheas íomhá: cuibhreannas ESO / ATLASGAL / cuibhreannas NASA / GLIMPSE / Suirbhé VVV / ESA / Planck / D. Minniti / S. Admháil Guisard: Ignacio Toledo, Martin Kornmesser.

Ionas go mbeidh na Cruinne trédhearcach i dtreo réalta, is gá na hadaimh neodracha seo a ianú. Rinneadh iad a ianú uair amháin i bhfad ó shin: sula raibh an Cruinne 380,000 bliain d’aois, mar sin tugaimid an próiseas chun iad a ianú arís agus arís eile. Is nuair a bheidh go leor réaltaí nua curtha le chéile agat, agus go leor fótón ultraivialait ardfhuinnimh astaithe agat, is féidir leat an próiseas athionnaithe seo a chur i gcrích agus deireadh a chur leis na haoiseanna dorcha. Cé go bhféadfadh na chéad réaltaí a bheith ann tar éis díreach 50–100 milliún bliain tar éis an Big Bang, léirigh ár mbreathnóireachtaí mionsonraithe dúinn nach gcríochnaíonn an t-ath-athaontú go dtí go bhfuil na Cruinne timpeall 550 milliún bliain d’aois.

Léaráid scéimeach de stair na Cruinne, ag cur béime ar atheagrú, nach dtarlaíonn i ndáiríre ach amháin tar éis na chéad réaltaí agus réaltraí a fhoirmiú. Sular cruthaíodh réaltaí nó réaltraí, bhí an Cruinne lán d’adamh neodrach blocála solais. Cé nach n-athainmnítear an chuid is mó den Cruinne go dtí 550 milliún bliain ina dhiaidh sin, déantar cúpla réigiún ádh a athainmniú den chuid is mó ag amanna níos luaithe. Creidmheas íomhá: SG Djorgovski et al., Ionad Meán Digiteach Caltech.

Cén chaoi, mar sin, a tháinig na réaltraí is luaithe a fheicimid nuair nach raibh na Cruinne ach 400 milliún bliain d’aois? Agus conas atá sé go bhfeicfidh Teileascóp Spáis James Webb níos faide siar ná sin? Tá dhá fhachtóir ann a thagann i bhfeidhm:

1.) Tá ath-oiriúnú neamh-aonfhoirmeach. Tá an Cruinne lán de chnuasaigh, de neamhfhoirfeachtaí agus de mhídhaonnachtaí. Tá sé seo iontach, mar tugann sé deis dúinn réaltaí, réaltraí, pláinéid, agus daoine a fhoirmiú. Ach ciallaíonn sé freisin go mbíonn atheagrú iomlán roimh réigiúin eile i roinnt réigiún spáis, agus roinnt treoracha ar an spéir. Is réaltra geal iontach é an réaltra is faide ar a bhfaca muid riamh, GN-z11, chomh hóg agus atá sé, ach tarlaíonn sé freisin go bhfuil sé suite i dtreo ina bhfuil an Cruinne ath-athraithe go hiomlán cheana féin. Níl ann ach serendipity ach gur tharla sé seo 150 milliún bliain roimh an meán-am ath-athaontaithe.

Ní féidir le Hubble é a nochtadh dúinn i láthair na huaire ach toisc go bhfuil an réaltra i bhfad i gcéin, GN-z11, suite i réigiún ina ndéantar an meán idir-slaodach a athainmniú den chuid is mó. Rachaidh James Webb i bhfad níos faide. Creidmheas íomhá: NASA, ESA, agus A. Feild (STScI).

2.) Tá tonnfhaid níos faide trédhearcach do na hadaimh neodracha seo. Cé go bhfuil an Cruinne dorcha ag na hamanna luatha seo chomh fada agus a théann solas infheicthe agus ultraivialait, tá na tonnfhaid níos faide trédhearcach do na hadaimh neodracha sin. Mar shampla, tá “Colúin an Chruthú” teimhneach go solas infheicthe, ach má fhéachaimid orthu i solas infridhearg, is féidir linn na réaltaí istigh a fheiceáil go héasca.

Radhairc tonnfhaid an tsolais infheicthe (L) agus infridhearg (R) ar an réad céanna: Colúin an Chruthú. Tabhair faoi deara cé mhéad níos trédhearcaí atá sa ghás agus sa deannach do radaíocht infridhearg, agus conas a théann sé sin i bhfeidhm ar na réaltaí cúlra agus istigh is féidir linn a bhrath. Creidmheas íomhá: NASA / ESA / Foireann Oidhreachta Hubble.

Ní amháin gur réadlann infridhearg go príomha a bheidh i dTeileascóp Spáis James Webb, ach beidh sé deartha chun féachaint ar sholas a bhí infridhearg nuair a astaíodh é ó na réaltaí luatha seo. Trí shíneadh amach go tonnfhad 30 miocrón, i bhfad isteach sa lár-infridhearg, beidh sé in ann rudaí a fheiceáil le linn na n-aoiseanna dorcha iad féin.

Agus muid ag iniúchadh níos mó agus níos mó den Cruinne, táimid ag éirí íogair ní amháin do rudaí nach bhfuil chomh lag, ach do rudaí atá 'blocáilte' ag na hadaimh neodracha ag idirghabháil. Ach le réadlanna infridhearg, is féidir linn iad a fheiceáil, tar éis an tsaoil. Creidmheas íomhá: foirne NASA / JWST agus HST.

Bhí an Cruinne dorcha chomh fada sin toisc go raibh na hadaimh inti neodrach chomh fada. Tá fiú Cruinne 98% reionized fós teimhneach le solas infheicthe, agus tógann sé timpeall 500 milliún bliain de sholas réalta chun na hadaimh go léir a ianú go hiomlán agus Cruinne a thabhairt dúinn atá fíor-thrédhearcach. Nuair a thagann deireadh leis na haoiseanna dorcha, is féidir linn gach rud a fheiceáil i ngach tonnfhaid solais, ach roimhe sin, caithfimid an t-ádh a fháil nó féachaint ar thonnta níos faide nach bhfuil chomh maith leo.

Ní leor ligean do sholas a bheith ann, trí réaltaí agus réaltraí a fhoirmiú, chun deireadh a chur leis na haoiseanna dorcha sa Cruinne. Níl ag cruthú solais ach leath an scéil; tá sé chomh tábhachtach timpeallacht a chruthú inar féidir leis an mbealach ar fad a iomadú do do shúile. Chuige sin, teastaíonn go leor solais ultraivialait uainn, agus teastaíonn am uaidh sin. Ach trí fhéachaint ar an mbealach ceart, is féidir linn piaraí isteach sa dorchadas, agus an rud nach bhfaca muid riamh cheana a fheiceáil. I gceann níos lú ná dhá bhliain, cuirfear tús leis an scéal sin.

Seol isteach do chuid ceisteanna Iarr ar Ethan chuig startwithabang ag gmail dot com!

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