De snelheid van het licht geeft ons een geweldig hulpmiddel om het universum te bestuderen. Omdat licht slechts 300 kan reizen, 000 kilometer per seconde, wanneer we objecten in de verte zien, we kijken terug in de tijd.

Je ziet de zon niet zoals die vandaag is, je ziet een 8 minuten oude zon. Je ziet de 642-jarige Betelgeuze. 2,5 miljoen jaar oude Andromeda. In feite, je kunt dit blijven doen, verder kijken, en dieper in de tijd. Omdat het heelal vandaag uitdijt, vroeger was het dichterbij.

Draai de heelal klok achteruit, helemaal naar het begin, en je komt op een plek die heter en dichter was dan nu. Zo dicht dat het hele universum kort na de oerknal slechts een soep van protonen was, neutronen en elektronen, met niets dat ze bij elkaar houdt.

In feite, toen het eenmaal uitzette en een beetje afkoelde, het hele universum was slechts zo heet en zo dicht als de kern van een ster als onze zon. Het was koel genoeg om geïoniseerde waterstofatomen te vormen.

Omdat het universum de voorwaarden heeft van de kern van een ster, het had de temperatuur en druk om waterstof daadwerkelijk te fuseren tot helium en andere zwaardere elementen. Gebaseerd op de verhouding van die elementen die we vandaag in het universum zien:74% waterstof, 25% helium en 1% diversen, we weten hoe lang het universum in deze "hele universum is een ster" toestand was.

Het duurde ongeveer 17 minuten. Vanaf 3 minuten na de oerknal tot ongeveer 20 minuten na de oerknal. In die paar, korte momenten, clowns verzamelden al het helium dat ze ooit nodig zouden hebben om ons te achtervolgen met een leven lang ballondieren.

Het fusieproces genereert fotonen van gammastraling. In de kern van onze zon, deze fotonen kaatsen van atoom naar atoom, uiteindelijk hun weg vinden uit de kern, door de stralingszone van de zon, en uiteindelijk de ruimte in. Dit proces kan tienduizenden jaren duren. Maar in het vroege heelal, deze oerfotonen van gammastraling konden nergens heen. Overal was het warmer, dicht universum.

Het heelal bleef uitdijen, en tenslotte, slechts een paar honderdduizend jaar na de oerknal, het universum was eindelijk koel genoeg voor deze atomen van waterstof en helium om vrije elektronen aan te trekken, veranderen in neutrale atomen.

Dit was het moment van het eerste licht in het heelal, tussen 240, 000 en 300, 000 jaar na de oerknal, bekend als het tijdperk van recombinatie. De eerste keer dat fotonen even konden rusten, als elektronen aan atomen gebonden. Het was op dit punt dat het universum veranderde van volledig ondoorzichtig, transparant te maken.

En dit is het vroegst mogelijke licht dat astronomen kunnen zien. Doe Maar, zeg het met mij:de kosmische microgolf achtergrondstraling. Omdat het heelal in de loop van de 13,8 miljard jaar van toen tot nu is uitgebreid, de eerste fotonen werden uitgerekt, of rood verschoven, van ultraviolet en zichtbaar licht naar het microgolfuiteinde van het spectrum.

Als je het heelal zou kunnen zien met magnetronogen, je zou die eerste explosie van straling in alle richtingen zien. Het universum viert zijn bestaan.

Na die eerste lichtstraal, alles was donker, er waren geen sterren of sterrenstelsels, slechts enorme hoeveelheden van deze oerelementen. Aan het begin van deze donkere middeleeuwen, de temperatuur van het hele universum was ongeveer 4000 kelvin. Vergelijk dat eens met de 2,7 kelvin die we vandaag zien. Tegen het einde van de donkere middeleeuwen, 150 miljoen jaar later, de temperatuur was een meer redelijke 60 kelvin.

Voor de komende 850 miljoen jaar of zo, deze elementen kwamen samen in monstersterren van pure waterstof en helium. Zonder zwaardere elementen, ze waren vrij om sterren te vormen met tientallen of zelfs honderden keren de massa van onze eigen zon. Dit zijn de Populatie III-sterren, of de eerste sterren, en we hebben nog geen telescopen die krachtig genoeg zijn om ze te zien. Astronomen schatten indirect dat die eerste sterren ongeveer 560 miljoen jaar na de oerknal zijn gevormd.

Vervolgens, die eerste sterren explodeerden als supernova's, er vormden zich meer massieve sterren en ze ontploften ook. Het is serieus moeilijk voor te stellen hoe die tijd eruit moet hebben gezien, met sterren die afgaan als vuurwerk. Maar we weten dat het zo gewoon en zo gewelddadig was dat het het hele universum verlichtte in een tijdperk dat reïonisatie wordt genoemd. Het grootste deel van het universum bestond uit heet plasma.

Het vroege heelal was heet en verschrikkelijk, en er waren niet veel van de zwaardere elementen waarvan het leven zoals we het kennen afhangt. Denk er gewoon over na. Je kunt geen zuurstof krijgen zonder fusie in een ster, zelfs meerdere generaties. Ons eigen zonnestelsel is het resultaat van meerdere generaties supernova's die explodeerden, onze regio bezaaid met zwaardere en zwaardere elementen.

Zoals ik eerder in het artikel al zei, het heelal koelde af van 4000 kelvin tot 60 kelvin. Ongeveer 10 miljoen jaar na de oerknal, de temperatuur van het heelal was 100 C, het kookpunt van water. En dan 7 miljoen jaar later, het was gedaald tot 0 C, het vriespunt van water.

Dit heeft astronomen ertoe gebracht te theoretiseren dat gedurende ongeveer 7 miljoen jaar, vloeibaar water was overal in het universum aanwezig... overal. En waar we ook vloeibaar water op aarde vinden, wij vinden het leven.

Het is dus mogelijk, mogelijk dat primitief leven gevormd kon zijn met het universum was slechts 10 miljoen jaar oud. De natuurkundige Avi Loeb noemt dit het bewoonbare tijdperk van het universum. Geen bewijs, maar het is wel een leuk idee om over na te denken.

Ik vind het altijd verbijsterend om te denken dat overal om ons heen in elke richting het eerste licht van het universum is. Het heeft 13,8 miljard jaar geduurd om ons te bereiken, en hoewel we magnetronogen nodig hebben om het echt te zien, het is daar, overal.