Lyset varte ikke i begynnelsen.
Alt startet så varmt. Til å begynne med ren stråling: hentet fra en eller annen urimpuls som nå er tapt til uklarheten til overstrukket rom-tid, skjult bak veggen av ild som sved gjennom hver femtometer i et begynnende kosmos. Det var ingen kilde til lyset, ikke noe tenningspunkt å spre seg fra; det var alt, overalt, og det vokste overalt. Kosmos svulmet opp, rommet rømte fra seg selv og spredte lys over skaperverket til det dannet seg dråper: materie ble født varm og skrikende.
De første partiklene rev seg gjennom brennende plasma i bølger, akustiske vibrasjoner spredte seg og kolliderte. Universet var et hav av ioner – uparrede protoner og elektroner, med et dryss av helium og andre lette kjerner – født kjernefysisk varme fra den altomfattende ovnen. Universet pustet ut ild som sakte ble til atomaske. Positivt ladede protoner og negative elektroner spiralerte sammen for å danne nøytrale atomer – de første i universet – hovedsakelig hydrogen, ikke lenger plasma, ikke ioner, men gass. Gassen ble avkjølt. Det ble stille. Universet hvilte i 100 millioner år.
Vi kaller den neste fasen den mørke middelalderen. (Vi astronomer er en bokstavelig art.) Lyset fra Det store smellet bleknet, strakte seg ut mot radiospekteret; de første stjernene hadde ennå ikke antent. I evigheter var kosmos fylt med en mørk hydrogentåke, som spredte seg med universets ekspansjon, dets gjenværende varme bleknet.
Og fortsatt…
Tåken kunne kjenne sin egen vekt. Da de bølgende plasmabølgene ble avkjølt, etterlot de bølgetoppene sine, innprentet i gassen som små ufullkommenheter. Noen flere atomer her; en litt tynnere samling der. Massen til et atom er liten, men gi det tid og det vil finne naboene sine.
Den tykkeste tåken dannet skyer; de tetteste skyene dannet knuter. Knutene ble tyngre, trakk gass i bane rundt dem, snurret og braste sammen med en slik kraft at gassen ble komprimert til antennelse. Den samme gassen som satt i dvale i utallige tider ble, i midten av den tetteste skyen, omdannet tilbake til en atomovn som flammet av varme. Den første stjernen ble født: Cosmic Dawn.
Mer som dette
Midt i den tykke disen i kosmos gnistret stjerner til liv: små punkter av blendende lys som skinner i mørket. De samlet seg der de største klumpene hadde samlet seg: galaksenes alder hadde begynt.
Hver galakse ble født inn i et grunt basseng med sitt eget lys, innhyllet av de mørke, tette skyene som dannet den, som et bylys kvalt av tåke. Atomfysikkens luner gjør hydrogen til et effektivt stjerneskjold: gi et hydrogenatom et foton av synlig lys, og det vil konsumere det fullstendig, og bumpe elektronet til en høyere energitilstand, bare for å rape lyset ut senere i en tilfeldig retning.
Men dette skjoldet er en selvbegrensende ting. Lyset fra de første galaksene bar også hardere stråling: ultrafiolett lys, så energisk at et uforsiktig hydrogenatom kunne få elektronet sitt ikke opphisset, men zappet helt bort. Bobler av hydrogen-rivende galakselys begynte å vokse, og skar ut hull i den kalde, stille hoveddelen av den intergalaktiske gassen. I løpet av en milliard år fylte boblene kosmos og nesten hvert hydrogenatom ble revet i to, og etterlot protoner og elektroner til å vandre i universet hver for seg igjen – ikke en brann denne gangen, men en diffus, dissiperende dis av nok en gang ionisert gass.
Vi lærer fortsatt historien om hvordan de første stjernene splittet universet fra hverandre. Vi kaller det ‘reionisering’, og vår kunnskap om det kommer først og fremst fra slutten. Et ionisert kosmos er et som er gjennomsiktig for synlig lys; mens vi ser på tvers av universet, til galakser hvis eldgamle lys kommer til oss fra lenger tilbake i tid, kan vi begynne å se slokkingen av det lyset, som om vi ser på den kosmiske filmen i revers – den tykke nøytrale gassen sprer seg ut og omhyller galakser til de er nesten helt skjult.
Vi er imidlertid heldige som har måter å skjære gjennom tåken på. Synlig lys kan forbrukes, men lengre bølgelengder av stråling – infrarød, mikrobølge og radio – kan bevege seg uhindret, og stjernelyset er fullspektret. Med nye teleskoper som James Webb-romteleskopet kan vi se inn i reioniseringsepoken ved å fange den infrarøde delen av galaksenes lys. Med nye radioteleskoper kan vi gjøre det enda bedre ved å stille inn på lave frekvenser av radiolys som sendes ut eller absorberes av nøytralt hydrogen selv.
Å forstå reionisering er å kjenne de første stjernene og galaksene. Kanskje vi en dag vil se dem skjære bort sine egne fødselslikklede, små gnister som strekker seg ut over et hav av mørke for å endre det, fundamentalt, for alltid.
Les mer om kosmologi: