Vad fick fotonerna att sprida sig i rymden när väte- och heliumatomer blev till?

Vad fick fotonerna att kunna sprida sig i rymden när väte- och heliumatomer blev till, 380 000 år efter big bang?

Frågan ställdes 2016-05-11 av Karl, 20 år.

Just efter big bang var universum mycket hett. Alla partiklar kolliderade häftigt och det som fastnat ihop slogs snabbt sönder igen. Universum expanderade och kallnade så att det efter ca 380 000 år kommit ner i ca 3000 Kelvin och kollisionerna var mycket mindre häftiga. Då kunde protonerna hålla kvar var sin elektron och bli till neutrala väteatomer. Denna tid kallas något oegentligt för rekombinationseran. Tidigare, vid högre temperatur, hade alfapartiklarna hittat två elektroner var och bildat heliumatomer. Vid rekombinationen blev alltså universum neutralt: 90% väteatomer och 10% heliumatomer och (nästan) inga andra atomer.

Skillnaden för ljuset är att en neutral gas är nästan helt genomskinlig för ljus – utom precis vid de mycket smala våglängdsband som atomerna har spektrallinjer. I en joniserad gas (laddade partiklar) stoppas alla fotoner (ljus) efter en kort sträcka och universum måste ha varit väldigt ”dimmigt” innan rekombinationen. I princip så släpptes fotonerna fria att resa rakt fram hur långt som helst vid rekombinationen. Dessa fotoner kan vi nu observera som en rödförskjuten bakgrundsstrålning med temperaturen 2,73 Kelvin.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen för astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.