Если энергия ионизации (или реионизации, или рекомбинации) атомарного водорода равна 13,6 EV, что соответствует температуре черного тела 30 000 К, то почему реликтовое излучение тогда не начало проявляться?
Почему вселенная ждала, пока она остынет до 3000 К, чтобы высвободить реликтовое излучение (реликтовое излучение)?
Возможно, я нашел подсказку на Quora: как рассчитывается постоянная Хаббла на основе измерений космического микроволнового фонового излучения?
Красное смещение довольно точно известно из теории, поскольку модель горячего Большого взрыва (стандартная модель космологии) предсказывает точку, в которой плазма деионизируется с образованием нейтрального водорода. Грубо говоря, это когда Вселенная остыла до температуры ниже энергии связи водорода, 13,6 эВ/кб.
Красное смещение довольно точно известно из теории, поскольку модель горячего Большого взрыва (стандартная модель космологии) предсказывает точку, в которой плазма деионизируется с образованием нейтрального водорода. Грубо говоря, это когда Вселенная охладилась до температуры ниже энергии связи водорода, .
Чтобы ответить на главный вопрос, постоянная Хаббла определяется путем получения углового диаметра расстояния до последней рассеивающей поверхности. Это не прямая наблюдаемая; вместо этого вы делаете вывод с помощью тригонометрии. Мы можем напрямую измерить угловой масштаб барионных акустических колебаний в реликтовом излучении — это расстояние между впадинами в спектре мощности, показанное в ответе Лео К. Штейна. В стандарте МЧР
космологической модели, мы также знаем* физический масштаб характеристики БАО, известный как длина звукового горизонта. Расстояние углового диаметра тогда определяется как
где числитель — это известная физическая шкала, а нижняя — измеренная угловая шкала (это просто базовый триггер). Расстояние углового диаметра является хорошо известной функцией скорости Хаббла, и вы можете вывести скорость Хаббла, получив расстояние углового диаметра (при условии, что единственными подходящими видами частиц во Вселенной являются темная материя, барионы, фотоны, нейтрино и космологическая постоянная).
Разве деление 13,6 эВ на число, намного меньшее 1, не дает чрезвычайно большое число, а не меньшее?
Я смущен...
Реликтовое излучение образуется, когда доля ионизации водорода падает с высокого значения до очень малого значения. Вопреки тому, что написано в ответе Quora, который вас, возможно, ввел в заблуждение, это происходит при температуре около 3000 К. Значение, данное 13,6 эВ/ (не забудьте умножить на электрический заряд, чтобы выразить энергию в единицах СИ) даже «грубо» не правильно.
Чтобы понять почему, во-первых, вам нужно учесть, что и фотоны, и частицы имеют распределение энергий , при этом значительная часть имеет энергии, в несколько раз превышающие среднюю энергию (средняя энергия также больше, чем - это для фотонов излучения черного тела). Во-вторых, для ионизации атома водорода не обязательно нужна энергия 13,6 эВ, если значительная часть атомов уже находится в возбужденном состоянии.
Чтобы получить требуемую температуру, при которой равновесная ионизация становится малой, требуется (численное) решение уравнения Саха . В ранней Вселенной это около 3000 К.
Ник С