Arba, trumpiau ir šiuolaikiškiau kalbant, Big Bang WRU?

 

Keletą kartų įvairiuose ginčuose, aiškinimuose ar panašiai esu paminėjęs, jog paties Didžiojo sprogimo pamatyti neįmanoma, nes jį mums užstoja kosminė foninė mikrobangė spinduliuotė. Vakar netikėtai sužinojau, kad ta frazė „užstoja“ gali būti klaidinanti, o pats „užstojimo“ faktas – sunkiai suvokiamas be detalesnių paaiškinimų. Ta proga ir pabandysiu šį reiškinį paaiškinti – gal pasidarys suprantamiau; o jei jau buvo suprantama, gal tiesiog bus įdomu skaityti.

 

 

Kosminė foninė mikrobangė spinduliuotė yra paskutinio gausios fotonų sklaidos laikotarpio atspindys. Tai reiškia, kad fotonai, sudarantys šią spinduliuotę, su niekuo nesusidurdami lėkė nuo pat tada, kai susiformavo praėjus 300 tūkstančių metų nuo Didžiojo sprogimo. Tuo metu įvyko vadinamoji Visatos rekombinacija – Visata atvėso tiek, kad lengvųjų elementų branduoliai „pagavo“ elektronus, suformuodami neutralius atomus, o fotonų energija tapo per maža tuos elektronus iš atomų išmušti. Visata tapo skaidri fotonams, t.y. vidutiniškai tik labai nedidelė dalis fotonų susidurdavo su materija. Materijos tankis Visatoje nuo tada iki pat dabar yra labai nedidelis, o ir ta pati egzistuojanti materija susigrupavusi į daug smulkių didelio tankio taškelių – žvaigždes ir galaktikas. Didžioji erdvės dalis yra visiškai tuščia ir jokiam pro ją lekiančiam fotonui kliūčių nesudaro.

 

O kaip buvo iki rekombinacijos? Nuo pat Didžiojo sprogimo iki jos Visata buvo tokia karšta, kad elektronai, vos tik pagauti branduolių, būdavo iškart išmušami didelės energijos fotonų, taigi materija egzistavo kaip laisvų elektronų ir laisvų branduolių mišinys – plazma. Fotonai su tokia plazma sąveikaudavo labai dažnai: jau minėjau elektronų išmušimą iš atomų, taip pat fotonai susidurdavo ir su laisvomis dalelėmis bei keisdavo šių judėjimo kryptį bei greitį. Kiekvienos tokios sąveikos metu pakisdavo ir fotonų savybės. Kartais tiesiog pakisdavo jų judėjimo kryptis arba energija (fotono energijos pokytis sukelia jo bangos ilgio pokyčius – t.y. gama spindulių fotonas gali virsti ultravioletiniu ir panašiai), kartais fotonai būdavo išvis sugeriami arba išspinduliuojami nauji. Būtent visa šita maišalynė, vykusi pirmus 300 tūkstančių Visatos egzistavimo metų, ir neleidžia mums pamatyti ankstyvųjų Visatos gyvavimo stadijų, taigi ir paties Didžiojo sprogimo.

 

Kaip čia taip yra, iš kur tas neleidimas? Įsivaizduokime, kad kažkoks šaltinis (pvz. lempa) spinduliuoja šviesą. Šviesa yra fotonų srautas. Dabar įsivaizduokime, kad ta šviesa sklinda nieko netrukdoma (vakuumu; nagrinėjant tokį buitinį pavyzdį, tiktų ir oras). Lempą mes puikiai matysime, nes fotonų srautui tarp jos ir mūsų akių niekas netrukdys. O dabar įsivaizduokime, kad tarp lempos ir stebėtojo staiga susiformuoja labai labai tankaus rūko uždanga. Fotonai, patekę į tą rūką, sąveikaus su jo dalelėmis – kai kurias sužadins (t.y. bus sugerti elektronų ir elektronai peršoks į aukštesnius energijos lygmenis), kitas gal net jonizuos (t.y. visiškai išmuš elektronus iš atomo), susidurs su laisvais elektronais ir apsikeis energija bei judėjimo kryptimi. Galų gale tie fotonai išlėks iš rūko uždangos, bet jų judėjimo kryptys bei energija bus visiškai kitokios, nei tų, kurie į rūką įlėkė. Stebėtojas, matydamas tokių fotonų srautą, matys nebe lempą, o tik išsklaidytą šviesą. Panašus į šį pavyzdys būtų Saulės šviesa giedrą ir apsiniaukusią dieną – pro debesis šviesa praeina, bet pačios Saulės nematome.

 

Kosminė mikrobangė spinduliuotė Didįjį sprogimą mums užstoja panašiai kaip debesys – Saulę, o rūkas – lempą. Būtent dėl to ir sakau, kad Didysis sprogimas yra užstojamas, nors turbūt būtų galima sakyti ir kaip nors tiksliau. Pavyzdžiui tiesiog pasakyti, kad kosminė mikrobangė spinduliuotė yra seniausias dalykas, kurį įmanoma pamatyti, ir viskas.

 

Kad jau pradėjau rašinėti apie užstojimus ir tą spinduliuotę, paaiškinsiu ir dar vieną dalyką, kuris gali būti nelabai suprantamas. Jeigu ta spinduliuotė nuo materijos atsiskyrė taip seniai, tai kodėl mes ją vis dar matome? Ta prasme, ar neturėtų visi jos fotonai jau seniai būti nuskridę kažkur toli toli, o ne tiksliai iki Žemės? Atsakymas į klausimą nėra toks jau sudėtingas. Spinduliuotė nuo materijos atsiskyrė daugmaž vienu metu visoje Visatoje. Kažkiek fotonų jau atsiskyrimo metu buvo ten, kur po milijardų metų susiformavo Žemė, kažkiek jų buvo daug toliau. Fotonai iš kiekvieno taško pasklido atsitiktinėmis kryptimis, taigi bendrai paėmus spinduliuotė sklido visomis kryptimis daugmaž vienodai. Tie fotonai, kurie iš visų pusių judėjo link tos vietos, kur atsiras Žemė, sudarė tik mažytę visų fotonų dalelę. Tačiau jų buvo tiek daug, kad jie irgi užpildė visą erdvę. Taigi prieš milijardą metų pro Žemę skrido vieni fotonai, o dabar – kiti. Dar kiti fotonai dabar skrenda pro Paukščių Tako centrą, o dar kiti – pro Andromedą. Tai, ką mes matome, yra tik mažas gabaliukas visą erdvę užpildančios spinduliuotės.

 

Tai tiek kol kas. Ir vėl klausimas skaitytojams – tai koks gi yra Visatos amžius pagal dabartinę kosmologijos teoriją?

 

Laiqualasse