“可很巧的是,宇宙中存在一個極其微小的不對稱:每大約十億對粒子與反粒子中,多出了一個粒子。”
“正是這個微小的多餘,使得大湮滅之後留下了少量物質,而這些物質就是今天所有恆星、行星和我們的原材料。”
“不過為什麼會不對稱,大爆炸理論本身尚未能完全解釋。”
“我們繼續,強子化之後,宇宙繼續冷卻,在大爆炸之後大約一秒,溫度降到大約一百億開爾文。”
……
“才只過去了一秒?就數一聲數的時間啊!”
“剛剛都已經發生了那麼多的事情……”
……
天幕:“這個時候中微子退耦,它們不再與物質頻繁碰撞,開始自由傳播,電子和正電子大量湮滅,把能量交給光子,宇宙中剩下的是光子、中微子和少量質子和中子組成的等離子體,質子和中子之間透過弱相互作用相互轉化,但隨著溫度下降,中子所佔的比例逐漸凍結。”
“自由中子如果不被束縛在原子核裡,大約十幾分鍾後就會衰變,所以宇宙必須在這段時間內完成輕元素的合成,否則中子就會消失。”
“從大爆炸之後大約一毫秒到三分鐘,是原初核合成的視窗。”
“在這段短暫的時間裡,宇宙的溫度和密度恰好允許一系列核反應發生,質子和中子結合形成氘,氘再結合形成氦-4,少量的氦-3、鋰-7和鈹-7也在這個過程中產生,核合成進行得很快,因為隨著空間膨脹,溫度和密度迅速下降,一旦降到某個閾值以下,核聚變反應就無法有效進行。”
“核合成結束時,宇宙中的普通物質主要以氫原子核和氦原子核的形式存在,其中氦-4的質量丰度大約佔四分之一,氫佔四分之三左右,更重的元素幾乎沒有。”
“碳、氧、鐵、金這些元素,要等到第一代恆星內部和超新星爆發中才會被合成。”
“核合成結束之後,宇宙進入一個漫長的光子主導時期。”
“這個時候的宇宙仍然是一鍋熾熱的等離子體,自由電子到處遊蕩,光子不斷地被電子散射,光子走不了多遠就會撞上電子,改變方向,失去能量,此時的宇宙對電磁輻射是不透明的。”
“接著空間繼續膨脹,溫度繼續下降。”
“這樣的狀態持續了大約三十八萬年。隨著溫度降到大約三千開爾文,電子終於能夠和原子核結合成中性的原子,這個事件被稱為複合。”
“複合是宇宙大爆炸歷史中一個極為關鍵的轉折點,自由電子被束縛進原子之後,光子與物質之間的散射截面急劇減小,宇宙在那一刻變得對光透明。”
“那些在複合時刻最後一次被散射的光子,從此開始在膨脹的空間中自由傳播,它們的波長隨著空間拉伸而變長,能量逐漸降低,今天到達我們時已經變成了溫度約二點七二五開爾文的微波背景輻射。”
“複合之後,宇宙進入了所謂的黑暗時代,到處瀰漫著中性氫和氦氣體,還有大量暗物質。”
“暗物質不發光,也不與光發生顯著相互作用,但它有引力,在引力的作用下,暗物質開始逐級成團。”
“密度稍高的區域吸引更多物質,形成越來越大的引力勢阱。”
“普通物質的氣體被這些勢阱吸引,向勢阱底部聚集,氣體在引力坍縮中升溫,密度增大,當氣體雲的核心溫度和密度達到足夠高的程度,核聚變被點燃,第一代恆星誕生了。”
“第一代恆星的質量通常很大,壽命很短,它們燃燒得極其猛烈,在生命末期以超新星的形式爆發,把在核反應中合成的重元素拋射到周圍空間。”
“這些重元素包括碳、氧、矽、鐵等,它們是後來形成岩石行星和生命的原材料。”
“第一代恆星和類星體的高能輻射開始重新電離周圍的中性氫,宇宙進入再電離時期。”
“再電離不是一瞬間完成的,它持續了數億年,逐漸把宇宙中的中性氣體重新變成電離氣體。”
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