Как быстро меняется космическое микроволновое фоновое излучение (CMBR)?

Я знаю, что космическое микроволновое фоновое излучение (CMBR) — это остаточное излучение « поверхности последнего рассеяния ».

Однако в каждое мгновение поверхность меняется (со скоростью течения времени). Итак, насколько постоянным является реликтовое излучение?

Ответы (3)

Это отличный вопрос, и он также поднимался на недавней конференции Planck: согласно этому сообщению в блоге (см. абзацы выше gif CMB), моделирование предполагает, что незначительные изменения в CMB могут быть обнаружены всего через 100 лет. отныне.

Просто по размерным соображениям я ожидаю, что

угловой размер колебания в радианах × время после рекомбинации
- это шкала времени для значительных изменений в CMB (где вы выбираете, что делает флуктуацию «значительной», и выбираете угловой размер на этой основе).

Почему? Поскольку размер областей, определяемых флуктуациями, представляет собой расстояние до наблюдаемой оболочки, и это расстояние определяется временем, прошедшим после рекомбинации, и скоростью света; и информация может перемещаться по этим областям не быстрее света.

Весь спектр охлаждается немного быстрее, но можно ожидать, что охлаждение будет равномерным. Скорость охлаждения определяется (не)постоянной Хаббла.

Обратите внимание, что время, прошедшее после рекомбинации, составляет примерно 13,5 миллиардов лет, поэтому, хотя домены довольно малы, ждать придется долго.

Мы можем получить оценку по порядку величины скорости уменьшения температуры реликтового излучения следующим образом. Уравнение состояния фотонного газа имеет вид

Н знак равно 16 π к 3 ζ ( 3 ) ( час с ) 3 ⋅ В Т 3
Если фотонный газ заключен внутри полости, он взаимодействует с электронами в стенках полости, так что N колеблется. Но здесь наша полость — это наблюдаемая Вселенная. В интересах быстрого получения оценки мы сделаем предположение, что N фиксировано. Насколько хорошо или плохо это предположение, нам не ясно, но, возможно, оно достаточно хорошо для первоначальной оценки. Тогда уравнение состояния реликтового излучения можно записать в виде
В Т 3 знак равно с о н с т а н т
Взяв производную по времени и отметив, что текущая температура составляет приблизительно 3 К, мы получим
Т ˙ знак равно − В ˙ В
Наконец, используя для объема наблюдаемой Вселенной
В знак равно 4 3 π ( с т ) 3
куда т знак равно 13,4 ⋅ 10 9 у, мы получаем
Т ˙ ≈ − 0,2 ⋅ 10 − 9 К / у

или около 1 нанокельвина за десятилетие. Это число слишком мало, чтобы его можно было разрешить с помощью современных измерений, которые имеют погрешность около 0,00057 К. Открытый вопрос заключается в том, насколько хорошо или плохо предположение, что Н знак равно с о н с т а н т ?

Как быстро меняется космическое микроволновое фоновое излучение (CMBR)?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v