U današnje vreme, tama noći je prošarana svetlošću zvezda. Međutim, pre nego što su zvezde rođene, da li je svetlost sijala na početku univerzuma?
Kratak odgovor je „ne“, ali dug odgovor otkriva izuzetno putovanje svetlosti. Prvo je svetlost ranog univerzuma bila „zarobljena“ i trebalo joj je nekoliko stotina hiljada godina da se oslobodi. Zatim je bilo potrebno oko 100 miliona godina da se formiraju zvezde.
Ispitujući brzinu i pravac kretanja galaksija, astronom Edvin Habl je otkrio da se univerzum širi. Ovo otkriće iz 1929. sugerisalo je da je kosmos nekad bio manji i naučnici su izračunali da je čitav univerzum bio koncentrisan u jednu, neograničeno gustu tačku pre oko 13,8 milijardi godina, dok se nije desio Veliki prasak.
S Velikim praskom je stvoren i raširen prostor, zajedno sa svim u univerzumu. Jedini način da sva materija koja sad čini univerzum stane u neku malenu tačku jeste da je tada bila energija. Ajnštajnova čuvena jednačina E=mc2 pokazala je da energija i masa mogu biti uzajamno zamenljive, objašnja Endrju Lejden, profesor fizike i astronomije sa Univerziteta Bouling Grin u Ohaju.
Dok se univerzum širio, gustina njegove energije se smanjivala i hladio se. Prve čestice su onda počele da nastaju u prvoj sekundi nakon Velikog praska. Među njima su bili fotoni, koji čine svetlost, kao i protoni, neutroni i elektroni, koji čine atome. Otprilike tri minuta nakon Velikog praska, protoni i neutroni su mogli da se spoje da bi stvorili jezgra atoma poput helijuma.
Kao magla i rosa: čestice u visokoenergetskom stanju su rasejane kao voda u magli i kad energija postane dovoljno niska mogu da se kondenzuju kao kapljice rose, kaže Lejden.
Međutim, iako su fotoni svetlosti postojali od prve sekunde nakon Velikog praska, nisu još mogli da sijaju širom univerzuma. Zato što je rani kosmos bio toliko vreo da su se elektroni kretali previše brzo da bi ih atomska jezgra držala u orbiti. Univerzum je bio veoma vrela, gusta supa.
Elektroni koji jure unaokolo slobodni u ranom univerzumu značili su da svetlost ne može da se kreće baš mnogo. Pokušavajući da putuje po pravoj liniji tokom tog vremena, svetlost je uvek udarala u elektrone, tako da nije mogla da ode daleko, kaže Lejden.
Slična situacija postoji u slučaju Sunca, opisuje kosmolog Srinivasan Ragunatan sa Univerziteta Ilinoisa u Urbana-Šampejnu. Možete zamisliti foton stvoren nuklearnom reakcijom u centru Sunca koji pokušava da izađe na površinu. Središte Sunca je ekstremno vrelo, tako da ima mnogo slobodnih elektrona. To znači da svetlost ne može da putuje u pravim linijama.
Udaljenost od centra Sunca do njegove površine je oko 696.000 kilometara. Brzina svetlosti u vakuumu je oko 300.000 kilometara po sekundi, ali u Suncu je potrebno oko 1-2 miliona godina da svetlost pobegne iz centra na površinu.
Međutim, oko 380.000 godina nakon Velikog praska, širenje univerzuma omogućilo je da se kosmos ohladi dovoljno da atomska jezgra vežu elektrone. To se dešava na otprilike 2.725 stepeni Celzijusovih, što je površinska temperatura ohlađene crvenkaste zvezde.
Za kratko vreme, sve se pretvara iz vrele guste supe u jasan univerzum gde svetlost može da putuje slobodno. U tom trenutku, prvi fotoni u univerzumu mogu da pobegnu.
Svetlost tipična za univerzum na gorepomenutoj temperaturi bila je u rasponu od blisko infracrvenih do vidljivih talasnih dužina. Međutim, dok se kosmos širio tokom više od 13 milijardi godina i ohladio na prosečnih -270 stepeni Celzijusovih, prva svetlost univerzuma prešla je na veće mikrotalasne dužine. Astronomi su prvo detektovali ovo prastaro zračenje od Velikog praska, takozvano kosmičko pozadinsko zračenje, 1964. godine.
Analiza ovih mikrotalasa dala je mnoge uvide. Na primer, gravitaciona sila galaksija može da deformiše svetlost – taj fenomen se naziva gravitaciono sočivo. Ispitivanje količine distorzije koju je kosmičko pozadinsko zračenje doživelo u različitim tačkama na nebu može pomoći naučnicima da rekonstruišu strukturu univerzuma velikih razmera – raspored galaksija i džinovskih praznina između njih širom kosmosa.
Nakon što je svetlost od Velikog praska bila oslobođena, univerzum je doživeo period poznat kao kosmičko mračno doba. Nakon više miliona godina, gravitaciona sila oblaka gasa dovela je to toga da se ove gomile materije uruše.
Tako je stvorena prva generacija zvezda i univerzum je dobio galaksije pune zvezda do otprilike milijardu godina nakon Velikog praska, čime je počelo kosmičko svitanje.
