Stručná história vesmíru, červená niť môjho výskumu v netechnických podmienkach; EWSTranslate
Rolf A. Jansen (ASU)
M Výskum sa zameriava na to, ako sa vesmír stal tak, ako ho vidíme dnes. Toto je veľká otázka. Aby sme proti tomu bojovali, musíme spojiť pozorovania vesmíru na veľmi veľké vzdialenosti, kde sa vďaka konečnej rýchlosti svetla pozeráme späť v čase. Vlastne miliardy rokov v čase. Prinajmenšom rovnako dôležité je, že sa musíme pozrieť na Vesmír oveľa bližšie k domovu, kde dokážeme rozlíšiť procesy dostatočne podrobne, aby sme dúfali, že pochopia zúčastnenú fyziku. Iba tak môžeme dúfať, že interpretujeme pozorovania správne vo vzdialenom, minulom vesmíre, vesmíre.
Všetky problémy sa začali veľkým treskom. Pretože sa zriedka trápime s inými vesmírmi, hovoríme mu Veľký tresk. Vesmír začal byť malý, neuveriteľne horúci a hustý, ale rýchlo sa ochladzoval, keď sa rozpínal a čoskoro sa ochladil na miesto, kde bolo možné elektróny a jadrá spojiť do atómov. Len o niekoľko sto miliónov rokov neskôr sa prvé malé galaxie vznietili, ponorené do neustále sa rozširujúceho vesmíru, tenkým neutrálnym plynom a zvukom Veľkého tresku.
Galaxie sa javia ako univerzálne stavebné kamene, v ktorých sú viditeľné agregáty normálnej hmoty. Normálna látka môže byť obyčajnou stopou celkového obsahu hmoty a energie vo vesmíre, ale keďže som to, čo som si vyrobila, mám ju veľmi rada. Prvé malé galaxie sa pravdepodobne vytvorili okolo semien tmavej hmoty, boli neviditeľné a interagovali s normálnou hmotou iba gravitačným ťahom. Normálna hmota, ktorá sa najskôr zhromaždila okolo týchto semien, vytvorila masívne čierne diery. Mnoho galaxií sa ocitlo v gravitačnom pretahovaní s najbližšími susedmi. Väčšie galaxie kanibalizovali svoje menšie náprotivky a ešte viac rástli prostredníctvom zrážok a fúzií. Ich stredové čierne diery sa spojili do ešte masívnejších čiernych dier, ktoré naďalej rastú prostredníctvom kŕmenia horľavými materiálmi. Predpokladá sa, že všetky veľké galaxie dnes obsahujú také masívne čierne diery v ich strede. Prežívajúce galaxie tvorili spojené skupiny a neskôr skupiny galaxií, rozsiahle štruktúry, ktoré obsahujú dostatok hmoty na to, aby odolali rozpusteniu v dôsledku všeobecnej expanzie vesmíru.
Hviezdy sa formovali v galaxiách, kde normálna hmota kondenzovala do oblakov chladiaceho plynu. Prvá generácia hviezd sa nepodobá na hviezdy ako naše Slnko. Pozostávali iba z primárneho vodíka a hélia. Každá generácia hviezd syntetizovala ťažšie prvky v jadrovej peci svojich jadier alebo pri svojej výbušnej smrti. Výsledné trosky, ktoré sú teraz kontaminované stopami chemických prvkov, z ktorých sa skladajú planéty a ľudia, boli začlenené do budúcich generácií hviezd. Protohviezdna plynová hmlovina, z ktorej kondenzovalo slnko a naša slnečná sústava, obsahovala produkty minimálne z niekoľkých takýchto generácií.
Ale hviezdy sa netvoria v estetickej matematickej izolácii. Tvorba hviezd je v skutočnosti veľmi zložitý a chaotický proces. Žiarenie a vietor a mechanická energia uvoľnená pri násilnej smrti masívnych, krátkodobých hviezd ovplyvňuje ich galaktické a dokonca extragalaktické prostredie. Častice prachu sa tvoria z chemických kontaminantov v plynných zvyškoch a môžu absorbovať a opätovne vyžarovať časť žiarenia. Oslava čiernych dier (quasare alebo QSO) bije energetické lúče žiarenia cez ich okolie a od hraníc ich hostiteľskej galaxie. V priebehu času žiarenie, ktoré sa objavilo z galaxií, bolo dostatočne energické na to, aby porazilo jediný elektrón v atóme vodíka, alebo aby rozptýlilo oba elektróny na hélium, tenší plyn medzi galaxiami. ( Re ionizovaný, pretože aj vesmír bol ionizovaný v krátkom čase pred vznikom atómov). Kým vesmír neoslávil prvý deň po miliardách rokov, všetok plynný vodík medzi galaxiami bol ionizovaný a pri napájaní kvazarov čoskoro nasledovalo hélium.
Proces formovania hviezd vo svojich rôznych aspektoch sa javí ako hnacia sila pri formovaní galaxií, ktoré vidíme dnes. Žiadnemu počítačovému programu sa zatiaľ nepodarilo vytvoriť virtuálnu hviezdu z realistických počiatočných podmienok. Preto sme sledovali pozorovací prístup k porozumeniu niekoľkých kľúčových premenných a hodláme pokračovať v tomto prístupe s budúcimi pozemnými nástrojmi, suborbitálnymi a priestorovými, aby sme poskytli kľúčové pozorovacie pozorovania pre teoretické modely a konfrontáciu s ich predikciami. . Aj keď to, zdá sa, nijako nesúvisí, všetky témy, ktoré som publikoval (pozri moju bibliografiu), tak či onak podporujú proces tvorby hviezd a zložitú cestu od Veľkého tresku k ľuďom.