Rekombinasjonen — da lyset slapp løs

Hva viser visualet?

Til venstre er universet før 380 000 år: et fritt plasma av protoner og elektroner. Fotonene spres av de frie elektronene om og om igjen og kommer ingen vei. Universet er ugjennomsiktig.

Til høyre, ved omtrent 3000 K, har elektronene og protonene satt seg sammen til nøytrale hydrogenatomer. Da er det nesten ingenting igjen å spres av, og fotonene går rett fram. Universet blir gjennomsiktig, og den strålingen som slapp løs akkurat da, er den vi i dag måler som kosmisk bakgrunnsstråling.

Etterpå har strålingen kjølnet sammen med universet: fra 3 000 K til 2,725 K, altså en faktor 3 000 / 2,725 ≈ 1 100. Det er den samme utvidelsen som gir rødforskyvningen av galaksene, brukt på strålingen i stedet.

Slik leser du visualet

Merkene under står også i bildet.

1. 1. Før: lyset kommer ingen vei. Frie elektroner sprer fotonene i alle retninger. Universet er ugjennomsiktig.
2. 2. 380 000 år: atomene dannes. Elektron og proton blir nøytralt hydrogen, og lyset går rett fram.
3. 3. Etterpå: strålingen kjølner. 3 000 K blir 2,725 K — rundt 1 100 ganger kaldere mens universet utvider seg.

Nøkkelbegreper

• rekombinasjon
• frikobling av materie og stråling
• plasma
• nøytralt hydrogen
• kosmisk bakgrunnsstråling
• avkjøling

På prøve og muntlig-praktisk

Eksamensoppgave 3 spør hvorfor bakgrunnsstrålingen regnes som støtte for Big Bang. Svaret bygger på at et varmt, tett univers ble gjennomsiktig ved frikoblingen, med påfølgende rødforskyvning og avkjøling.

Kildegrunnlag

https://www.ifingo.no/fysikk2/kosmologi-og-moderne-fysikk og https://www.ifingo.no/fysikk2/kosmologi-og-moderne-fysikk/eksamen (oppgave 3)