Перестанет ли CMB когда-нибудь светить?

Достигнем ли мы когда-нибудь точки, когда весь свет, высвободившийся в результате рекомбинации, наконец достигнет нас с нашей точки зрения, а реликтовое излучение перестанет «сиять» для наблюдателей на Земле?

Ответы (5)

Свет от рекомбинации не «светит постоянно», и поэтому вы его видите. В определенный момент истории Вселенной (на самом деле это был немного более длительный период, но я буду упрощать), и только в это время фотоны отделились от окружающей плазмы и начали свободно путешествовать из всех точек Вселенной . Фотонный фон, который вы видите в любой момент истории Вселенной, соответствует разделяющим фотонам, которые только что прибыли к вам. Другими словами, в одно время все точки Вселеннойизлучают вспышку света, и то, что вы видите в любой момент времени, — это свет с нужного расстояния, так что он только что достигает вас. Это означает, что существует постоянно удаляющаяся оболочка, соответствующая поверхности реликтового излучения, на которую вы смотрите. Насколько далеко от вас находится эта оболочка, зависит от возраста Вселенной. У него нет причин полностью останавливаться (даже если Вселенная конечна, потому что она, вероятно, будет иметь периодическую структуру), но со временем она будет становиться слабее, поскольку фотоны смещаются в красную сторону.

Другими словами, реликтовое излучение всегда будет присутствовать в любой момент истории Вселенной. Горизонт видимой Вселенной не может «пройти» реликтовое излучение, поскольку это не какой-то отдельный объект. Это свет от события, которое произошло повсюду в какое-то раннее время, и поэтому вы можете выбрать любую точку во Вселенной в любое время и найти вокруг нее оболочку, так что реликтовое излучение от этой оболочки только сейчас достигает этой точки. На вопрос "какая точка излучала свет при развязке, которая только что до меня дошла" всегда есть ответ. Таким образом, единственные ограничения для наблюдения исходят из вечно уменьшающейся энергии отдельных фотонов из-за красного смещения.

Однако не дойдет ли это до того, что реликтовое излучение окажется за горизонтом Хаббла?
Я не уверен, что вы имеете в виду под горизонтом Хаббла, но здесь нет проблемы путешествия света. Вы видите свет, который достиг вас в этот момент. Кажется, вы все еще думаете, что этот свет исходит из одной конкретной точки, которая затем может оказаться за горизонтом. Это не вариант. В какой-то момент все точки во Вселенной испускают вспышку света, и то, что вы видите в любой момент времени, — это свет с нужного расстояния, так что он только сейчас достигает вас.
Я думаю, что имею в виду концепцию здесь: en.wikipedia.org/wiki/Cosmological_horizons#Event_horizon , но я мог перепутать несколько похожих. Не обогнал бы край наблюдаемой Вселенной в конечном итоге реликтовое излучение из-за расширения Вселенной?
@Джон, ты действительно этого не понимаешь. Перечитай, что я написал. Ничего не значит сказать, что «край наблюдаемой Вселенной в конечном итоге настигнет реликтовое излучение». CMB не происходит из одного места. Оно исходит отовсюду, и та часть, которую вы видите, — это та часть, которая только что дошла до вас, следовательно, обязательно в пределах наблюдаемой вселенной.
За исключением того, что реликтовое излучение не продолжает излучать. Таким образом, если вы не сможете продолжать получать реликтовое излучение все дальше и дальше, вы в конечном итоге перестанете его видеть. Эта ссылка показывает, что есть точка, в которой вы больше не будете видеть некоторые существующие галактики. Я не понимаю, почему это не применимо даже к CMB: en.wikipedia.org/wiki/…
@Джон Не хочу быть придурком, но я думаю, что вам действительно следует перестать думать, что вы правы, потому что это не так, и это мешает вам понять очень простую вещь: каждая точка во Вселенной когда- то излучала реликтовое излучение. Любая точка, которая входит в ваш горизонт, в какой-то момент излучает этот свет, и поэтому вскоре (очень скоро после входа в ваш горизонт) сформируется последняя оболочка реликтового излучения, которую вы наблюдаете.
@ticster, я думаю, вам следует заменить некоторые из ваших употреблений слова «точка» на «космологическое время». Это сбивает с толку, когда вы говорите, что рекомбинация произошла только в одной точке и во всех точках.
@benrg Хороший вопрос: P Я отредактирую свой ответ, чтобы он был менее запутанным в этом ... моменте.
Реликтовое излучение — это конечное количество фотонов. Огромный, но конечный. Если не будет большого сжатия, эти фотоны будут становиться все реже и реже.
@MSalters Он имеет конечную плотность фотонов, но общее число не обязательно конечно.
Реликтовое излучение в конечном итоге сместится в красную сторону до такой степени, что его станет невозможно воспринимать во всех смыслах и целях.
@MSalters Правда, фотоны реликтового излучения конечны, но также и количество фотонов, атомов и т. Д. Во всей Вселенной, если Вселенная сама по себе конечна. Но реликтовое излучение будет сиять, по крайней мере, до тех пор, пока Вселенная велика (упрощение).
Это обсуждение действительно полезно. Так много в нашем мире подтверждает представление о том, что если вы что-то видите, то должна быть вещь, которую вы видите. И все же это совершенно не соответствует действительности в отношении реликтового излучения. Это действительно ВЫГЛЯДИТ как внутренняя поверхность сферы с радиусом в 14 миллиардов световых лет. Тем не менее, если бы вы могли каким-то образом (нарушая все правила) пронестись так далеко, вы бы не оказались на краю чего бы то ни было. Там это будет выглядеть так, как будто вы находитесь в центре ДРУГОЙ сферы. Повсюду всегда будут пересекаться фотоны реликтового излучения.

Если бы Вселенная «просто расширялась», не было бы предела количеству получаемых фотонов реликтового излучения. В этом суть головоломки « Муравей на резиновой веревке» : как бы быстро вы ни расширяли резиновую веревку / Вселенную, всегда можно пройти сколь угодно большое расстояние за конечное время. А поскольку фотоны реликтового излучения испускаются почти одновременно со всех концов Вселенной, они будут продолжать поступать.

Однако из-за ускоренного расширения есть предел . Если ускорение действительно такое, как мы думаем (из-за неизменной космологической постоянной), наблюдаемая Вселенная асимптотически увеличивается до конечного размера в сопутствующих координатах . То есть физический размер будет неограниченно увеличиваться, но та часть, от которой мы можем получать информацию, будет содержать конечное число галактик, атомов и фотонов.

Эта часть — максимальный (сопутствующий) размер наблюдаемой Вселенной — сегодня составляет 63 миллиарда световых лет (Глир) в радиусе, тогда как наблюдаемая Вселенная сегодня имеет радиус только 46 Глиров. Следовательно, мы уже получили ∼ ( 46 / 63 ) 3 знак равно 40 % фотонов реликтового излучения, которые мы когда-либо сможем увидеть .

Таким образом, фотоны реликтового излучения будут все больше и больше смещаться в красную область и прибывать все медленнее, пока в один печальный и серый осенний день наши предки не увидят самый последний фотон реликтового излучения (который сместится в красную область настолько далеко в радиорежим, что уже вряд ли можно назвать фотоном).

В классическом понимании реликтовое излучение никогда полностью не исчезнет. Он просто становился бы все более и более слабым и смещенным в красную сторону.

С точки зрения квантовой механики, если космология ΛCDM верна, до нас долетит только конечное число фотонов реликтового излучения, поэтому будет последний фотон.

(редактировать: в космологии большого взрыва может не быть последнего фотона. Ранее я говорил, что плотность фотонов конечна, а это означает, что на астрономическое тело приходится конечное количество фотонов, но Тикстер указал в комментарии, что не существует гарантированного последнего фотона для любого конкретного детектора.На самом деле, я полагаю, что в принципе каждое астрономическое тело могло бы получить бесконечное число фотонов реликтового излучения, бесконечности, как они есть.

Кроме того, возможно, стоит указать, что реликтовое излучение смешивается со светом от других источников, а фотоны — неразличимые частицы, поэтому этот вопрос не имеет строгого смысла, если только реликтовое излучение не является единственным источником света во Вселенной.)

Думая о вычислении продолжительности до того последнего фотона из-за логарифмического убывания (или чего-то еще), у меня начинает болеть голова.
Конечная плотность фотонов не означает, что нас может достичь конечное число фотонов, особенно если Вселенная бесконечна. Столкновения по-прежнему будут играть роль, но более сложным образом, чем вы думаете. Вы можете получить ненулевое распределение вероятности для времени последнего фотона (в зависимости от того, расходятся или сходятся определенные величины), но никогда не гарантированный последний фотон. Задействованные временные масштабы, вероятно, будут невообразимо гигантскими.

https://en.wikipedia.org/wiki/Chronology_of_the_universe

«Сферический объем пространства, который станет наблюдаемой Вселенной, в настоящее время составляет 42 миллиона световых лет в радиусе».

Таким образом, по сути, это реликтовое излучение из каждой точки этого «тогдашнего размера» Вселенной достигает нас, и мы видим в настоящее время или в любое время реликтовое излучение из всех таких точек в этой вселенной, которые находятся на расстоянии от вас. Но, на мой взгляд, это ограничивается периметром тогдашней Вселенной, радиус которой составлял всего 42 миллиона световых лет.

Я отвечаю только в отношении конечной вселенной. Придет время, когда радиус р о ты наблюдаемой Вселенной будет

р о ты   знак равно   π   р с ты р в .
Это настолько далеко, насколько вы можете видеть испускаемые фотоны. Если
р о ты   < т С М Б
куда т С М Б это время, которое потребуется фотону реликтового излучения, чтобы достичь наблюдателя в нерасширяющейся Вселенной, тогда наблюдатель не сможет увидеть такие фотоны.

Перестанет ли CMB когда-нибудь светить?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v