
French: 
Merci à ExpressVPN de sponsoriser PBS.
Nous vivons dans l'ère stellifère. Quelque part entre 10 et 1000 milliards de billions d'étoiles
remplissent l'univers observable de lumière. Mais il y a eu un temps avant que la première étoile s'allume.
Un temps que nous appelons l'âge sombre cosmique.
En astronomie, nous étudions les choses qui sont très loin. C'est un grand défi car
même les objets les plus brillants sont impossiblement flous quand on les regarde depuis l'autre bout
de l'univers. mais il y a un avantage. Si la lumière d'un objet de l'espace a pris des milliards
d'années à nous atteindre, alors nous voyons cet objet tel qu'il était il y a des milliards d'années.
on peut regarder en arrière dans le temps et littéralement voir le passé en mouvement. en fait, nous sommes capables

Hindi: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

English: 
Thank you to ExpressVPN for supporting PBS.
We live in the stelliferous era. Somewhere
between 10 and 1000 billion trillion stars
fill the observable universe with light. But
there was a time before the first star ignited.
A time we call the cosmic dark ages.
In astronomy we study things that are very
far away. It’s a powerful challenge because
even the brightest objects are almost impossibly
faint when you view them from the other side
of the universe. But there’s an up side.
If the light from some space object took billions
of years to get to us then we see that object
as it was billions of years ago. In this way
we can peer back in time and literally see
the past in motion. In fact we’re able to

French: 
de voir certaines des premières étoiles et galaxies à s'être formées. Mais si on regarde plus loin, à la fois en distance
et en temps, il n'y a.... rien. De l'obscurité. Pendant les cent millions d'années et quelque
entre la formation du premier atome et de la première étole, il n'y avait
pas de sources de lumière dans l'univers. C'est une période
de l'histoire cosmique dont on parle rarement car elle est infernalement difficile à observer. Heureusement,
les scientifiques sont diablement intelligents. alors que savons-nous du temps avant les étoiles ?
L'âge cosmique sombre commence avec l’événement que l'on appelle la recombinaison. c'est quelque chose dont
on a déjà parle, mais ça ne devient jamais ennuyeux, pas vrai ? Avant la recombinaison, l'univers
était remplis d'atomes d'hydrogène et hélium sans électrons - en d'autres mots,
ionisés - dans la chaleur brûlante laissée par le Big Bang. Après 400000 ans d'expansion,

Hindi: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

English: 
see some of the first stars and galaxies to
ever form. But if we look beyond, both in
distance and in time, there is … nothing.
Darkness. For the hundred million years or
so between the formation of the first atom
and the formation of the first star there
were no light sources in the universe. These
were the cosmic dark ages. It’s a period
of cosmic history rarely discussed because
it’s hellishly difficult to study. Fortunately
scientists are devilishly clever. So what
do we know about the time before stars?
The cosmic dark ages began with the event
we call recombination. This is something we’ve
talked about before, but it never gets dull,
right? Prior to recombination, the universe
was filled with hydrogen and helium atoms
stripped of their electrons - in other words,
ionized - in the searing heat left by the
Big Bang. After 400,000 years of expansion

English: 
things had cooled down enough for nuclei to
recapture their electrons and the first atoms
formed. The universe became transparent for
the first time, and we see the light freed
at that moment as the cosmic microwave background.
THAT is the oldest light that we see – but
it would be a long time before any new light
was created.
So came the cosmic dark ages – characterized
by two things: the absence of new sources
of light and the fog of atomic and molecular
hydrogen and helium that filled the universe.
Stars that formed from that gas would be the
next source of light, and
those stars would also burn away the remnants
of that gas, ionizing the universe and beginning
the epoch of reionization. This is how we
think it actually played out. I’ll come
back to how on Earth we could possibly know
this in a bit.
It’s believed that the first stars formed
around 150 million years after recombination

Hindi: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

French: 
les choses se sont assez refroidies pour que les noyaux recapturent leurs électrons et que les premiers atomes
se forment. L'univers est devenu transparent pour la première fois, et nous voyons la lumière libérée
à ce moment en tant que le fond diffus cosmologique. C'est la plus vieille lumière que nous voyons. Mais
ils a fallu longtemps avant que la moindre nouvelle lumière soit créée.
Ainsi est l'âge sombre cosmique, caractérisé par deux choses : l'absence de nouvelles sources
de lumière et le brouillard d'hydrogène et d'hélium moléculaire et atomique qui remplissait l'univers.
Les étoiles formées de gaz seraient les prochaines sources de lumière dans l'univers, et
ces étoiles brûleraient aussi les restes de ces gaz, ionisant l'univers et commençant
l'époque de la réionisation. Voilà comment nous pensons que ça s'est passé. Je reviendrai
à comment est-ce qu'on peut savoir ça dans un moment.
Il est considéré que les premières étoiles se sont formées environ 150 millions d'années après la recombinaison

Hindi: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

English: 
when tiny fluctuations in density began to
collapse under their own gravity. These stars
were exceptionally massive because they were
unpolluted by the heavier elements of the
periodic table. Those elements are actually
made in stars – of which there had been
none. We already talked about these first
stars and why they were so big. For now just
take my word for it – they were gigantic
and hot – like, ultraviolet-hot. They blasted
energetic UV radiation into the surrounding
gas and began stripping atoms of their electrons
once again. They also died quickly, and their
violent supernova explosions contributed to
reionization. They also scattered the first
heavy elements into the surrounding pristine
gas, which would itself collapse into the
second generation of stars.
Primitive galaxies – proto-galaxies – formed
stars at a prodigious rate, and around these

French: 
quand de petites fluctuations dans la densité ont commencé à s'écrouler sous leur propre gravité. Ces étoiles
étaient exceptionnellement massives car elles n'étaient pas polluées par les éléments les plus lours
de la classification périodique. Ces éléments sont en fait créés dans les étoiles - qui n'existaient pas
encore. Nous avons déjà parlé de ces premières étoiles et pourquoi elles étaient si grosses. Pour l'instant,
croyez-moi. Elles étaient gigantesques et chaudes - genre, assez chaudes pour faire de l'ultraviolet. Elles ont envoyé
des rayons UV énergétiques dans le gaz les entourant et ont commencé à arracher les atomes de leurs électrons
une nouvelle fois. Elles sont aussi mortes rapidement, et leurs supernovas violentes ont contribué à
la réionisation. Elles ont aussi dispersé les premiers éléments lourds dans le nouveau
gaz les entourant, qui formerait ensuite la deuxième génération d'étoiles.
Les galaxies primitives -les proto-galaxies- formaient des étoiles à une allure prodigieuse, et autour de ces

French: 
galaxies, des bulles de plasma ionisé ont grandi alors que l'hydrogène neutre a été brûlé par l'aura
ultraviolette grandissante. À ce moment-là, l'âge sombre était bien fini et l'univers était dans
l'époque de la réionisation. Ces bulles ionisées ont pris un milliard d'années à grandir, se croiser,
et finalement laisser l'univers presque entièrement ionisé de nouveau - comme nous le voyons de nos jours.
avec seulement des fragments arrachés de gaz neutre dérivant entre les amas grandissants de galaxies.
Tout ceci pendant que l'univers était en expansion. Au début de l'âge sombre, l'univers était
à environ un millième de sa taille actuelle. Il s'est étendu par un facteur de 100 avant
l'époque de la réionisation, et d'un facteur de 10 depuis.
C'est une belle histoire, mais comment savons-nous quoi que ce soit de ça ? Nous voyons une poignée de galaxies

English: 
galaxies bubbles of ionized plasma grew as
neutral hydrogen was burned away by the growing
the ultraviolet aura. By now the dark ages
were well over and the universe was in the
epoch of reionization. It would take a billion
years for those ionized bubbles to grow, overlap,
and eventually leave the universe almost fully
ionized again – just as we see it today
– with only tattered fragments of neutral
gas drifting between the growing galaxy clusters.
All this while space was expanding. At the
beginning of the dark ages the universe was
around 1/1000 of its current size.
It expanded by a factor of 100 before the
epoch of reionization started, and it’s expanded
by a factor of 10 since then.
That’s quite a story, but how do we know
any of this? We do see a handful of primitive

Hindi: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

French: 
primitives brillant depuis ce temps, incluant une venant de juste avant le début de la réionisation,
quand l'univers avait seulement 400 millions d'années. Mais notre meilleure preuve ne vient pas
de la lumière que nous recevons, mais plutôt de la lumière qui ne nous atteint jamais.
L'hydrogène neutre et épais de l'univers jeune était en majorité transparent, mais il bloquait certains
types très particuliers de lumière. Le moindre photon qui avait exactement le même niveau d'énergie
qu'une transition d'énergie d'électron dans l'atome d'hydrogène était en danger de se faire absorber. Deux
photons spécifiques étaient en danger particulier de se faire absorber : dans un cas cette absorption
signalait la fin de l'âge sombre et dans le second, l'époque de la réionisation.
On a en fait déjà parlé du premier, donc c'est juste le résumé. Quand l’électron
dans le gaz hydrogène froid change de sens de rotation, il absorbe ou émet un photon

Hindi: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

English: 
galaxies shining out from this time, including
one from right near the beginning of reionization
when the universe was only 400 million years
old. But our best evidence isn’t from the
light that reaches us, but rather it’s from
the light that never makes it.
The thick neutral hydrogen of the early universe
was mostly transparent, but it did block some
very particular types of light. Any photon
whose energy happened to exactly match an
electron energy transition in the hydrogen
atom was in danger of being absorbed. Two
specific photons were in particular danger: in one case that absorption
signaled the end of the dark ages and the
second the end of the epoch of reionization.
We’ve actually talked about the
first, so this is just the tl;dr. When the
electron in cold hydrogen gas flips its spin
direction it either absorbs or emits a radio

English: 
photon with a wavelength of 21cm. When the
first stars ignited they heated the surrounding
gas, which caused it to absorb more 21cm radiation
than it was emitting. This produced a slight dip in the
the cosmic microwave background spectrum. The
absorbed wavelength has now been stretched
– redshifted – by the expanding
universe. The amount of that redshift tells
us the when the very first stars formed – because
it was those stars that enabled this absorption
in the first place. They formed around 150
million years after the Big Bang, ending the
dark ages.
A different photon tells us about the progress
of the epoch of reionization. But before we
get to that, I want to take a moment to talk
about quasars. It’s relevant, trust me.
Not that I should need a reason to talk about
quasars.
Remember that first generation of giant stars?
They did more than kickstart reionization

Hindi: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

French: 
radio avec une longueur d'onde de 21 cm. Quand les premières étoiles se sont allumées, elles ont chauffé le
gaz les entourant, qui lui a causé d'absorber plus de radiation 21 cm qu'il en émettait. Cela a légèrement réduit la
quantité de lumière CMB à cette longueur d'onde. La longueur d'onde absorbée a maintenant été étirée
-redshiftée- par l'expansion de l'univers. La quantité de ce redshift nous dit
quand les toutes premières étoiles se sont formée, car c'était ces étoiles qui ont permis cette absorption
en premier lieu. Elles se sont formées environ 150 millions d'années après le Big Bang, terminant
l'âge sombre.
Un photon différent nous montre le progrès de l'époque de la réionisation. Mais avant d'en
venir à ça, je veux prendre un moment pour parler des quasars. C'est pertinent, croyez-moi.
Non que je devrais avoir une raison de parler de quasars.
Vous vous souvenez de cette première génération d'étoiles ? Elles ont fait plus que commencer la réionisation

English: 
and produce the first elements. Stars that
large and luminous burn out fast and leave
behind black holes. These ravenous stellar
corpses found themselves in an all-you-can-eat
buffet of the gas-rich proto-galaxies. They
fed, they merged with each other, they grew.
So were born the first supermassive black
holes with millions, even billions of times
the Sun’s mass – inescapable spheres the
size of solar systems. And in the final stage
of this feeding frenzy, surrounded by vortices
of superheated plasma, these black holes powered
the first quasars. They shone with the brightness
of hundreds of trillions of Suns, yet they
are barely detectable by the best of our telescopes.
But we do see them – the faintest red dots

French: 
et produire les premiers éléments. Les étoiles aussi grandes et lumineuses brûlent vite et laissent
derrière elles des trous noirs. Ces cadavres d'étoiles voraces se sont trouvés dans le buffet
à volonté des proto-galaxies riches en gaz. Ils se nourrissaient, fusionnaient les uns avec les autres, grandissaient.
Ainsi sont nés les premiers trous noirs supermassifs avec des millions, voire des milliards de fois
la masse du soleil - des sphères inéchappables de la taille de systèmes solaires. Et dans l'étape finale
de cette frénésie de nourriture, entouré par des vortex de plasma surchauffé, ces trous noirs faisaient marcher
les premiers quasars. Ils brillaient avec la lumière de centaines de billions de soleils, pourtant ils
sont à peine détectables par nos meilleurs télescopes. Mais nous les voyons - les points rouges les plus flous

Hindi: 
 
 
 
 
 
 
 
 

English: 
in our most sensitive surveys. As the light
of those most distant quasars traveled to
us it passed through the last remnants of
neutral hydrogen left over from the cosmic
dark ages. That gas left its mark.
Back to the second photon of interest. It’s
the Lyman-alpha photon – one with a wavelength
of exactly 121.57 nanometers. That’s a hard
ultraviolet photon that can be absorbed or
emitted when an electron jumps between the
ground and second electron orbitals of hydrogen.
Neutral hydrogen gas is hungry for Lyman-alpha,
gobbling up any such photon that it encounters.
So here’s the scenario – a quasar shines
out from the epoch of reionization. Lyman-alpha
photons from that quasar can travel a short distance because
the quasar has itself ionized a bubble spanning
several million light years. By the time the
quasar’s light reaches the edge of that

French: 
dans nos détecteurs les plus sensibles. Alors que la lumière de ces quasars les plus distants voyageait vers
nous, elle est passée à travers les derniers restes d'hydrogène neutre laissé par l'âge
sombre cosmique. Le gaz a laissé sa marque.
Retour au deuxième photon qui nous intéresse. C'est le photon Lyman-alpha, qui a une longueur d'onde
d'exactement 121,57 nanomètres. C'est un photon d'ultraviolet dur qui peut être absorbé ou
émis quand un électron passe entre l'orbitale de base et la deuxième orbitale d'hydrogène.
L'hydrogène neutre aime consommer du Lyman-alpha, avalant le moindre photon qu'il rencontre.
donc voilà le scénario - un quasar brille depuis l'époque de la réionisation. les photons Lyman-alpha
peuvent traverser une courte distance bar le quasar lui-même a ionisé une bulle s'étendant à
plusieurs millions d'années-lumière. Quand la lumière du quasar atteint le bord de cette

Hindi: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

French: 
bulle, l'univers s'est légèrement étendu. Les photons qui étaient autre fois de longueur d'onde
Lyman-alpha on été redshiftés vers une plus grande longueur d'onde et n'étaient plus menacés
d'absorption. Pendant ce temps, des photons plus énergétiques, de longueur d'onde plus courte, sont shiftés jusqu'à la zone
de danger - ils sont complètement absorbés alors que la lumière du quasar entre dans cette région
d'hydrogène neutre.
Le reste de la lumière du quasar continue son chemin vers nous, mais l'univers continue
aussi de s'étendre; Longueur d'onde par longueur d'onde, les photons se font absorber quand ils sont shiftés jusqu'à
le zone de danger du Lyman-alpha jusqu'à qu'une bonne partie des photons ultraviolets les plus
énergétiques du quasar sont absorbées. Ceci arrive jusqu'à que l'époque de la réionisation se termine - avec des électrons
détachés une nouvelle fois de leurs atomes, il ne peut plus y avoir de transitions Lyman-alpha. Le reste
de la lumière UV du quasar continue à être shiftée en lyman-alpha. Mais maintenant elle est en majorité

English: 
bubble, the universe has expanded slightly.
Photons that were once at the Lyman-alpha
wavelength have been redshifted to longer
wavelength and are no longer threatened with
absorption. Meanwhile, more energetic, shorter
wavelength photons get shifted into the danger
zone – they get completely absorbed as the
quasar’s light enters this region of neutral
hydrogen.
The rest of the quasar’s light continues
on its way towards us, but the universe
keeps expanding. Wavelength by wavelength,
photons get absorbed as they are shifted into
the danger zone of Lyman-alpha until much
of the quasar’s most energetic ultraviolet
photons are absorbed. That happens until the
epoch of reionization ends. Then, with electrons
detached once more from their atoms, there
can be no lyman-alpha transitions. The rest
of the quasar’s UV light continues to be
shifted into lyman-alpha. But now it is mostly

Hindi: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

French: 
hors de danger d'absorption. Maintenant et alors que la lumière passe à travers les restes déchirés
d'hydrogène neutre, et les quelques photons assez malchanceux pour être redshiftés vers la longueur d'onde maudite
à ce moment-là auraient été absorbés.
voici le spectre d'un quasar de l'époque de la réionisation. Toute cette lumière vient
du matériel en train de tomber dans le trou noir ou se faisant expulser de nouveau. C'est
la longueur d'onde Lyman-alpha redshiftée - autrefois ultraviolette, mais maintenant infrarouge. Tout
ce qui est à gauche de ce point était autrefois de l'UV encore plus énergétique, mais maintenant il est parti - il a été
redshifté jusque la longueur d'onde mortelle Lyman-alpha au cours de son chemin vers nous. C'est le soi-disant
creux de Gunn-Peterson, visible uniquement dans les quasars qui sont incrustés l'univers neutre jeune.
Ce bout du creux est là où la réionisation s'est terminée, pour que les photons à sa gauche
nous atteignent potentiellement. La région déchiquetée est la forêt Lyman-alpha, où la lumière du quasar

English: 
safe from absorption. Now and then that light
would pass through a tattered remnant of neutral
hydrogen, and whatever photons were unlucky
enough to be redshifted to the doomed wavelength
at that time would be absorbed.
This is the spectrum of a quasar from the
epoch of reionization. All of this light comes
from the material falling into the black hole,
or being blasted back out again. This is
the redshifted Lyman-alpha wavelength – once
hard-ultraviolet, but now infrared. Everything
to the left of this point was once even more
energetic UV, but now it’s gone – it was
redshifted through the deadly Lyman-alpha
wavelength on its way to us. This is the so-called
Gunn-Peterson trough, seen only in quasars
that are embedded in the early neutral universe..
This end of the trough is where reionization
ended, so that photons to the left of it could
potentially reach us. The jagged region is
the Lyman-alpha forest, where the quasar light

Hindi: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Hindi: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

French: 
est passée à travers des nuages individuels de gaz neutre, ce qui a découpé des tranches fines du spectre.
Oh, et juste à côté de la coupure Lyman-alpha, on voit qu'un peu de lumière a réussi à passer grâce à
la bulle ionisée autour du quasar lui-même.
Ces absorptions spécifiques sont probablement notre preuve de comment l'époque de la réionisation
a évolué et s'est terminée. La largeur du creux de Gunn-Peterson nous dit quand l'univers est enfin
devenu complètement ionisé. Et la maigre lumière Lyman-alpha qui est passée grâce à la bulle
d'ionisation du quasar peut nous dire combien d'hydrogène neutre il restait au moment où ce quasar
brillait. Elle nous permet de surveiller le progrès de la réionisation et même deviner quand elle
doit avoir commencé.
donc, la lumière absorbée venant du fond diffus cosmologique nous dit quand l'âge sombre s'est terminé,

English: 
passed through individual clouds of neutral
gas, each of which cut a narrow slice out of the spectrum.
Oh, and right next to the Lyman-alpha cutoff
we see a little light that made it through due
to the ionized bubble around the quasar itself.
These absorption signatures are probably our
most powerful probe of how the epoch of reionization
evolved and ended. The width of the Gunn-Peterson
trough tells us when the universe finally
became fully ionized. And the scant Lyman-alpha
light that made it through due to the quasar’s
ionization bubble can tell us how much neutral
hydrogen was left at the time this quasar
was shining. It lets us track the progress
of reionization and even figure out when it
must have started.
So, light absorbed from the cosmic background
radiation tells us when the dark ages ended,

English: 
and light absorbed from the first quasars
tracks the last phases of the subsequent reionization.
The next step will be to peer deeper into
the cosmic dark ages themselves using new generations
of extremely sensitive radio telescope to
catch more of those elusive 21cm photons.
In the meantime, let’s take a moment to
be grateful for our own light-filled stelliferous
era; Probably the only habitable epoch in
the past and future history of space time.
Thank you to ExpressVPN for supporting PBS.
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I travel a lot and am often working from café’s,
and see tons of people using public Wi-Fi.
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Hindi: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

French: 
et la lumière absorbée des premiers quasars traque les dernières phases de la réionisation qui a suivi.
La prochaine étape sera de regarder plus profondément dans l'âge sombre en utilisant de nouvelles générations
de télescopes radio extrêmement sensibles pour attraper plus de ces insaisissables photons 21cm.
En attendant, prenons un moment pour être reconnaissants pour notre propre ère stellifère remplie de lumière;
Probablement la seule époque habitable dans l'histoire passée et future de l'espace-temps.
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French: 
de connexion et vos informations personnelles restent pour vos yeux uniquement. Vous pouvez en apprendre plus à ExpressVPN.com/SpaceTime.
 
 
 
 
 
 
 
 
 

English: 
logins, and personal information remain for
your eyes only. You can learn more at ExpressVPN.com/SpaceTime.
Last time we talked about some quantum encryption
- ways to secure messages using the weirdness
of quantum mechanics. One thing I learned
is that you guys already know a lot about
classical encryption. You dropped a bunch
of knowledge - let's see what you had to say.
Sophie Ellen and EebstertheGreat note that
both prime numbers in your quantum key need
to be large numbers, not just one of them, as we stated. Doesn't help to multiply some large prime with, like, 7.
That's pretty guessable. On the other hand,
who would guess that I'd do something that stupid?
It might just work.
Sophie and several others also point out that
internet security isn't doomed in the wake
of quantum computers without us also having quantum
cryptography. There are a number of post-quantum

Hindi: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

English: 
computer security protocols under development
that don't rely on prime factoring. Thanks
everyone for emphasizing this. Quantum cryptography
may indeed not be essential, however it is
arguable that in certain cases it's the most
secure possible system that doesn't include
personally meeting and sharing a key. The
reason for that is that assuming the channel
can actually maintain pure quantum states,
in order to break quantum crypto you need
to break the laws of physics - rather than
just solve really hard math problems.
But, as others mentioned,
that condition is a big one - maintaining
a quantum state over long distance is very difficult, requiring relays to reprepare and boost that signal.
Those relays are weak points, especially if the
states revert to classical information while
being boosted. We'll talk about quantum relays
in an upcoming episode.
In that episode we'll probably conclude that a real
quantum internet is a long way off. That said,

French: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Hindi: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

French: 
 
 
 
 

Hindi: 
 
 
 
 

English: 
the entire point of talking about quantum
cryptography was as a way to describe some
of the crazy properties of quantum mechanics.
Hopefully we managed to do that.
Tom Areani, regarding the quantum internet
quips: "You might or might not have mail!"
Nice. In Schrodinger's Internet, grumpy cat
both can and can't haz cheezeburger.
