Alrededor de 350,000 años después del Big Bang, la luz pudo viajar libremente por el universo. ¿Qué estaba causando que la luz no se moviera libremente? ¿Gravedad?

La respuesta corta y dulce es electrones.

Los electrones poseen la capacidad de absorber y liberar fotones (partículas de luz).

Hoy, la mayoría de los electrones están unidos a protones (y neutrones) para formar átomos, lo que ocurre debido a una atracción entre cargas opuestas (los electrones tienen una carga negativa mientras que los protones tienen una carga positiva).

Durante los primeros 350,000 años más o menos, todo el Universo estuvo demasiado caliente (lo que significa demasiado enérgico), lo que dominó la fuerza que ayuda a unir electrones y protones para crear átomos. Debido a que había tantos electrones libres, cada vez que un electrón absorbía un fotón y lo escupía, otro electrón estaba allí para absorber y escupir ese fotón también, que sería absorbido por otro electrón y así sucesivamente. Básicamente, estos fotones no pudieron liberarse y viajar sin obstáculos a través del Universo.

Un proceso similar todavía ocurre en las estrellas. Las temperaturas y presiones son tan grandes en el núcleo de las estrellas que los protones y los electrones están separados. Los fotones se producen en el núcleo a través de colisiones repetidas de protones a través de un proceso llamado fusión nuclear. Esos fotones nuevos tardan miles de años en escapar de la estrella y viajar libremente a través del espacio, exactamente porque esos fotones son absorbidos y escupidos un sinnúmero de veces antes de que finalmente se liberen en la superficie de la estrella. La misma luz del sol que cae sobre tu cara hoy puede haber sido creada durante los tiempos del antiguo Egipto.

De todos modos, una vez que el Universo se enfrió hasta cierto punto después de aproximadamente 350,000 años, finalmente se permitió que se formaran átomos, lo que redujo la cantidad de electrones libres disponibles para absorber fotones, lo que a su vez permitió que los fotones finalmente comenzaran a viajar libremente por el espacio.

En los primeros tiempos del universo, todavía era bastante pequeño y cálido. Extremadamente caliente. De todos modos, este calor básicamente no permite la formación de átomos, solo iones. Entonces, hay un montón de núcleos de hidrógeno rodeados por una enorme nube literal de electrones. Cualquier luz producida durante este tiempo se reflejaría en esta nube indefinidamente hasta que disminuya su densidad. Una vez que la densidad es lo suficientemente baja, la luz puede escapar, después de aproximadamente 13 mil millones de años, se ha desplazado al rojo en el rango de microondas.

El tiempo aproximadamente 380,000 años después del Big Bang se conoce como la era de la recombinación . Esto fue cuando el universo se enfrió lo suficiente como para que los protones (átomos de hidrógeno ionizados) y los electrones se recombinaran y formaran átomos de hidrógeno neutros.

Tanto antes como después de la recombinación, el universo todavía estaba caliente y denso. El gas caliente e incandescente emitía luz. Sin embargo, el gas de hidrógeno ionizado es opaco. Entonces, cualquier luz que emitiera fue absorbida por ella en poco tiempo.

El gas de hidrógeno neutro, a su vez, es mayormente transparente. Entonces, a partir de este punto, cualquier luz emitida por el gas incandescente podía moverse libremente, ya no era absorbida por el gas ionizado.

Entonces, esta es la respuesta a esta pregunta: antes de la recombinación, el universo se llenaba con gas ionizado, que no es transparente.

Ausencia de átomos individuales. La energía era tan masiva que el núcleo formaba una gran sopa donde quedaba atrapada la luz. La luz solo puede formarse alrededor de átomos donde los electrones ofrecen la transmisión de energía.