Наша касмічная гісторыя Сусвету адпавядае лепшым назіранням і тэорыям у цяперашні час. Крэдыт малюнкаў: ESA і навуковая група Planck / Collack Planck, праз http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Planck/Planck_reveals_first_stars_were_born_late.

Спытай Ітан: Як мы можам убачыць увесь шлях да Вялікага выбуху?

Калі мы нават не можам стаць сведкамі нараджэння нашай Сонечнай сістэмы і планеты, як мы можам прэтэндаваць на нараджэнне Сусвету?

"Неабходныя моманты, калі ты заглядаеш што-небудзь прыстойнае, што-небудзь сцвярджае жыццё нават у самага скручанага персанажа. У гэтым і заключаецца сапраўднае мастацтва ". -Марцін Макдонах

Як толькі час рухаецца наперад, вы больш ніколі не зможаце вярнуцца ў мінулае. З чалавечай пункту гледжання мы называем гэта стрэлкай часу: мінулае - гэта толькі памяць, будучыня яшчэ не стала, а сучаснасць - усё, што мы можам выпрабаваць. Як мяркуецца, усё ва Сусвеце падпарадкоўваецца той самай уласцівасці, як і ўзаемадзеяння, якія адбываліся ў мінулым, і адбываюцца зараз, альбо будуць адбывацца ў будучыні. Але ці не павінна гэта зрабіць, як гэта для людзей, толькі памяць для Сусвету? Брус Фулфард непакоіць меркаванне, што гэта можа быць не так:

Як мы бачым фатоны CMB сёння, калі Зямля не існавала ў той час, як выпускаліся фатоны? Ці не павінны гэтыя фотаны [адыграцца] ад нас у нашай будучыні?

І гэта складаная ідэя для апрацоўкі: мы сцвярджаем, што мы бачым мільярды гадоў у гісторыі Сусвету, але як гэта зрабіць, калі Зямлі тады яшчэ не было?

Уяўленне мастака аб кругавым кружэлку вакол маладой, падобнай на сонца зоркі. Малюнак: НАСА.

Знаёмства з гісторыяй нашай Сонечнай сістэмы шмат у чым падобна на дэтэктыўную гісторыю: у нас ёсць толькі доказы таго, што засталося і засталося сёння, і мы павінны аднавіць астатнюю частку гісторыі пра тое, як мы сюды трапілі. Чалавечыя запісы складаюцца не больш за некалькі тысяч гадоў; акрамя таго, у нас ёсць толькі падказкі, якія засталіся ў нашых біялагічных, хімічных, геалагічных і фізічных гісторыях. Мы можам рэканструяваць гісторыю жыцця на Зямлі з дапамогай нашага разумення ДНК, эвалюцыі, запісаў выкапняў, радыеактыўных распадаў, адкладаў вугляроду і шмат іншага. Мы можам аднавіць гісторыю Сонечнай сістэмы, вывучыўшы мноства даступных нам планетарных, месяцовых, каменных і астэроідных тэл. З даступных нам ускосных доказаў мы шмат чаму даведаліся пра тое, як Зямля стала такой, якой яна ёсць сёння.

Масавае сутыкненне вялікіх плацезімал спарадзіла сістэму Зямля-Месяц, пра што мы даведаліся толькі, ідучы на ​​Месяц і вяртаючы ўзоры паверхні Месяца на Зямлю. Малюнак: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle (SSC).

Зямля існуе толькі каля 4,5 мільярдаў гадоў: менш за траціну гісторыі Сусвету. І больш за тое, мы можам толькі зрабіць выснову пра сваё мінулае, а не назіраць яго непасрэдна. Але той, хто знаходзіўся на значнай адлегласці, мог назіраць непасрэдна наша мінулае. Чаму? Таму што для іх гэта сучаснасць.

Зямля і Месяц, калі глядзець з Касіні на арбіце Сатурна, 19 ліпеня 2013 г. Гэта малюнак паказвае Зямлю прыблізна на 67 хвілін маладзей, чым мы яе выпрабавалі ў момант, калі была зроблена фатаграфія. Малюнак: NASA / Cassini / JPL-Caltech.

Калі б вы на Месяцы глядзелі на Зямлю, вы б бачылі Зямлю, як гэта было прыкладна 1,3 секунды таму, таму што хуткасць святла займае прыблізна 1,3 секунды, каб прыняць сігнал на Зямлі так далёка праз космас. Калі б вы былі на Плутоне, вы б бачылі Зямлю, як было крыху менш за пяць гадзін таму. Але калі пачынаеш ісці на вялікія адлегласці, ты сапраўды пачынаеш разумець, наколькі розным быў Зямля ў мінулым:

  • З Проксімы Кентаўра, бліжэйшай да Сонца зоркі, вы маглі б убачыць Зямлю, як гэта было 4,2 гады таму.
  • З Сірыюсам, самай яркай зоркай на небе, вы маглі б убачыць Зямлю, як гэта было 8,6 гадоў таму.
  • З Рыгеля, самай яркай сіняй зоркі Арыёна, вы маглі б убачыць Зямлю як і 773 гады таму.
  • З Дэнеба, самай далёкай яркай зоркі, вы маглі ўбачыць Зямлю, як гэта было 2600 гадоў таму.
  • З Андрамеды, бліжэйшай галактыкі за Млечным Шляхам, вы ўбачылі Зямлю 2,2 мільёна гадоў таму.
  • Ад Месье 84, адной з самых далёкіх галактык у класце Дзевы, вы ўбачылі Зямлю 60 мільёнаў гадоў таму, адразу пасля вымірання дыназаўраў.
  • З IC 1101, найбуйнейшай галактыкі, якая вядома ў Сусвеце, вы маглі б убачыць Зямлю 1,05 мільярда гадоў таму.
  • А з GN-z11, самай далёкай галактыкі, калі-небудзь пацверджанай, вы ўбачылі "Зямлю" 13,4 мільярда гадоў таму.

Вядома, не было Зямлі 13,4 мільярда гадоў таму; верагодна, нават не быў Млечны Шлях! Усё, што вы маглі б убачыць, гэта тое, што там было ў той час, і гэта справа, якая ў канчатковым выніку ператварыцца ў Млечны Шлях, зоркі і планеты, адна з якіх - яшчэ праз 9 мільярдаў гадоў - будзе фармавацца як Зямля.

Хаббл спектраскапічна пацвярджае самую далёкую галактыку на сённяшні дзень. Малюнкі: НАСА, ЕКА, Б. Робертсан (Каліфарнійскі ўніверсітэт, Санта-Крус) і А. Фейльд (STScI).

Законы фізікі для нас такія ж, як і для каго-небудзь у іншым месцы. Такім чынам, калі мы глядзім на гэтыя далёкія зоркі ці галактыкі, мы бачым іх святло такім, якім яно было, калі яно выпраменьвалася ўсе тыя гады, альбо мільёны, альбо мільярды гадоў таму. Так, гэта святло змянілася з цягам часу: Сусвет пашыраецца, і святло расцягнулася. Самы яркі ультрафіялет з самых аддаленых галактык расцягнуты настолькі моцна, што ён праходзіць ад ультрафіялету ў і праз бачную частку спектра, і гэта ўвесь шлях у інфрачырвоную частку спектра. І, напэўна, там ёсць галактыкі за межамі таго, што бачаць нават нашы інфрачырвоныя тэлескопы, таму што іх святло зрушылася на большую даўжыню хваль, чым нават інфрачырвоная камера Хабла.

Па меры пашырэння тканіны Сусвету расцягваюцца і даўжыні хваль аддаленых крыніц святла. У выпадку з першымі зоркамі, гэта можа ператварыць далёкі ад ультрафіялетавага святла ўсё да сярэдняга ІЧ-святла. Малюнак: Э. Зігель.

Калі мы хочам быць неверагодна амбіцыйнымі, мы можам шукаць подпісы самога Вялікага выбуху, далёка за межы любой галактыкі. На самых ранніх этапах часу Сусвет напаўнялася б морам матэрыі, антыматэрыяй і радыяцыйнымі часціцамі. З часам рэчыва і антыматэрыя знішчыліся, пакінуўшы толькі невялікую колькасць лішняга рэчыва, а выпраменьванне даўжынёй хвалі расцягнулася з-за пашырэння Сусвету. Паколькі даўжыня хвалі і энергія звязаны - большая даўжыня хвалі азначае меншую энергію - Сусвет астывае, паколькі яна пашыраецца, гэта азначае, што ў нейкі момант мы дасягаем важнага пераходу: электроны і пратоны могуць утвараць нейтральныя атамы, не падрываючыся выпраменьваннем. Калі гэта адбываецца, выпраменьванне можа бесперашкодна рухацца па прамой лініі.

Сусвет, дзе электроны і пратоны свабодныя і сутыкаюцца з пераходамі фатонаў у нейтральны, які празрысты для фатонаў, калі Сусвет пашыраецца і астывае. Малюнак: Аманда Йохо з іянізаванай плазмы (L) да выкіду КМБ з наступным пераходам у нейтральную Сусвет (R), празрыстая фотанам.

І мы бачым гэта сёння, але толькі зірнуўшы на такую ​​адлегласць, што для яго пераадолення спатрэбілася 13,81 мільярда гадоў. Калі мы глядзім на Сусвет і бачым фон Касмічнага мікрахвалёўкі (CMB), мы бачым святло, якое:

  • адбыўся з Вялікага выбуху,
  • апошні ўзаемадзейнічаў рассейваннем вольнага электрона ў апошні момант, калі Сусвет была запоўнена свабоднымі электронамі,
  • падарожнічаў за 13,81 мільярда гадоў праз пашыраецца Сусвет,
  • і прыйшоў да нашага дэтэктара, перамясціўшыся ў мікрахвалевую частку спектру, пасля гэтага велізарнага падарожжа.
Нават нягледзячы на ​​тое, што святло з Вялікага выбуху з часам згасае ў даўжыні хвалі, энергіі і шчыльнасці, ён усё яшчэ прысутнічае ва ўсе часы; нам проста трэба ведаць, як яго шукаць. Малюнак: NASA, ESA і A. Feild (STScI).

Гэта праўда, што гэтае святло пройдзе міма нашых вачэй, але заўсёды будзе больш святла з больш далёкай кропкі Сусвету, якая ўпершыню будзе даходзіць да нашых вачэй у любую кропку будучыні. Гэта будзе больш халоднае святло, чым раней, з меншай шчыльнасцю фатонаў з цягам часу. Яшчэ праз 100 мільярдаў гадоў гэта будзе касмічны радыё-фон замест мікрахвалевага фону, што абумоўлена пастаянным пашырэннем Сусвету. Але чым далей мы выглядаем, тым больш Сусвет адкрывае нам сябе.

Логарыфмічны выгляд назіральнай Сусвету з

І каб хтосьці аднолькава далёка, яны не бачылі Зямлю ці Млечны Шлях, калі глядзелі на нас, а хутчэй, ад святла Вялікага выбуху, як мы бачым, калі мы глядзім на іх.

Дасылайце свае пытанні Ітана да startwithabang на gmail dot com!

Гэтая публікацыя ўпершыню з'явілася ў Forbes і прадастаўляецца вам прыхільнікамі Patreon без рэкламы. Каментуйце наш форум і купіце нашу першую кнігу: Beyond The Galaxy!