Recombinação na cosmologia

Aparecimento da luz

O Universo é velho 13,8 bilhões anos, mas a luz não se propaga a partir do "nascimento do universo."
Inicialmente, todo o sistema está em um estado que os matemáticos chamam de "singularidade". Neste singularidade, algumas grandezas físicas, como a densidade e temperatura são infinitas. Tudo está em um estado teórico, mas é o início de nossa história, isto é, o Big Bang, que é a origem do espaço e do tempo.
O sistema informo, vai inchar e se expandir em todas as direções muito rapidamente. Um minuto mais tarde, o universo passa de temperatura infinito a ≈109 ° C, não é reduzido até um volume de tamanho zero e os primeiros núcleos de matéria aparecem. A energia é gigantesca, a matéria em forma de partículas ainda não existe, é onda, ela se move em todas as direções, em um plasma borbulhando de uma calor inimaginável. Os fótons, elétrons e prótons de hidrogênio extremamente comprimidos, participam ao caos geral.
Os elétrons estão tentando combinar-se com prótons, mas energia dos fótons é tão intensa que "arrebata" elétrons imediatamente dos prótons. O universo está totalmente ionizado. Os fotões são absorvidos pelos átomos então, retransmitidos imediatamente, eles são aprisionados no plasma, os átomos de carbono não podem formar-se.
Dentro desta sopa cósmica, quaisquer componente pode escapar-se, todos os elementos primordiais "colidem" e seu curso errático os mantém em um espaço muito pequeno.
A densidade e a temperatura é demasiado elevada. Plasma é ainda a uma temperatura de vários milhões de graus e elementos de matéria constantemente colidindo, não têm espaço de liberdade. Mas o universo continua a expandir-se e esfriar-se muito rapidamente. Os elementos materiais têm cada vez mais espaço de liberdade, o espaço entre cada partículas estende-se e as colisões diminuem, mas todos os fótons são ainda absorvidos, a luz não pode escapar-se eo Universo continua a ser opaco "invisível".
Será necessário esperar uma certa densidade e uma certa temperatura (≈3000 Kelvin) para que os fótons obtem uma liberdade completa.

Este momento é chamado, o tempo da última difusão. Este momento é brutal, se passem cerca de 380 mil anos após o Big Bang. A partir desse momento, os elétrons serão capaz de ficar em um espaço em torno dos núcleos sem ser "abalroados" por os fótons. Portanto, os elétrons e prótons constituirão a matéria primordial, enquanto os fótons estarão livres para viajar no espaço tornou-se imensamente grande. Assim, o universo se vai tornando visível quando a luz começa a se espalhar livremente. Isto é o que é chamado recombinação na cosmologia, o período em que a temperatura caiu o suficiente para permitir que os elétrons se ligam aos núcleos e formam os primeiros átomos neutros. A recombinação também marca o momento em que o universo se tornou transparente, como os fótons podem viajar em longas distâncias, antes de ser absorvidos ou espalhados pela matéria. Não está dentro do universo que é visível, mas sua superfície, assim como o Sol é a fotosfera do Sol que pode ser observada da Terra, e não as camadas interiores da nossa estrela.
13,8 bilhões anos após o Big Bang, ou seja, hoje, os fótons do início do universo nos chegam de novo, é claro que o brilho não é tão espetacular, esta radiação residual é extremamente escuro porque foi extremamente diluído pela expansão do Universo. O que é extraordinário é que é visível, não no campo da óptica, mas no domínio de micro-ondas, a baixas temperaturas perto de zero absoluto (2,7255 kelvin medida pelo COBE). Ela atinge a superfície da Terra de todas as direções do cosmos, esta é a famosa radiação fóssil. É assim chamado porque forma um fundo para todas as fontes de rádio pontuais detectadas pelos radiotelescópios.
O Big Bang foi detectada pela primeira vez por Arno Penzias e Robert Allan Woodrow Wilson, em 1965, para isso, eles vão receber o Prêmio Nobel de Física em 1978.

N.B.: Entre o comprimento de onda (λ) e frequência (ν) é a seguinte relação: ν = c / λ
ν = frequência de onda em hertz
c = velocidade da luz no vácuo, em m/s
λ = comprimento de onda em metro

Imagem: mapa do fundo do céu, perto do pólo sul galáctico, vista pelos bolómetros do satélite Planck (10 graus para um lado, 2,1 milímetros de comprimento de onda, frequência 143 GHz). Poucos minutos após o Big Bang, o universo está totalmente ionizado, demasiado quente e demasiado denso para que os elétrons possam ser capturados por os núcleos atômicos. Mas o universo vai inchar e se expandir em todas as direções muito rapidamente. 380 mil anos após o Big Bang, o universo se torna visível porque os fótons começam a se espalhar livremente. Isto é o que é chamado recombinação na cosmologia, o período em que a temperatura caiu suficientemente para permitir que os elétrons se ligam aos núcleos e formam os primeiros átomos neutros. A recombinação também marca o momento em que o universo se tornou transparente, como os fótons podem viajar em longas distâncias, antes de ser absorvidos ou espalhados pela matéria. créditos : ESA- collaboration Planck-HFI