Изменяется ли космический микроволновый фон со временем?

Картины реликтового излучения действительно меняются со временем, хотя статистически они остаются прежними, и хотя это не будет заметно в масштабах человеческого времени.

Реликтовое излучение, которое мы наблюдаем сейчас, исходит из тонкой оболочки с нами в центре, и с радиусом, равным расстоянию, которое прошел свет от Вселенной, возрастом 379 000 лет и до сих пор. Со временем мы будем получать реликтовое излучение от оболочки все большего радиуса. По мере того, как этот свет проходит дальше в пространстве, он, как вы говорите, смещается больше в красную сторону или «холоднее». Но он также будет излучаться из более отдаленных областей ранней Вселенной, которые, хотя и будут статистически эквивалентны, просто будут другими областями и, следовательно, будут выглядеть по-другому.

Паттерны, которые меняются быстрее всего, — это самые маленькие паттерны, которые мы можем наблюдать. Угловое разрешение спутника "Планк" составляет 5-10 угловых минут . Поскольку реликтовое излучение происходит с красным смещением ~ 1100, расстояние углового диаметра , определяющее физическое расстояние, охватываемое данным углом, составляет ~ 13 Мпк, поэтому 5 угловых минут соответствуют физическому масштабу примерно 19 кпк в физических координатах или 21 Мпк в физических координатах. сопутствующие координаты (то есть структура, охватывающая 5 угловых минут сегодня, имела ~ 19 кпк в поперечнике во время излучения, но теперь расширилась до размера ~ 21 Мпк, где 1 Мпк = 1000 кпк = 3261 · 10³ световых лет).

Предполагая изотропную Вселенную, если самые маленькие наблюдаемые порции газа имели диаметр 19 кпк перпендикулярно нашему лучу зрения, они также имеют в среднем 19 кпк в поперечнике вдоль нашего луча зрения.

Таким образом, вопрос о том, насколько быстро изменяется реликтовое излучение, сводится к тому, сколько времени потребовалось свету, чтобы пройти 19 кпк, когда Вселенной было 379 000 лет. Это не просто 19 кпк, деленное на скорость света, поскольку Вселенная расширяется по мере распространения света, но это довольно близко. Следовательно, свету потребовалось примерно 62 000 лет, чтобы пересечь такой участок.

Поскольку мы видим события на красном смещении$z$время, замедленное фактором$1+z$, нам придется подождать$62\,\mathrm{kyr}\times1100$, или примерно 70 миллионов лет (при условии, что Планк не будет заменен лучшими инструментами в течение этого времени, что, гм, сомнительно).

Так что вы правы, вы можете сделать трехмерное изображение реликтового излучения, но, поскольку размеры узоров гораздо больше светового года, вам не нужно делать новый снимок каждый год.

Когда мы наблюдаем реликтовое излучение, мы наблюдаем поверхность последнего рассеяния, однако сопутствующие точки, составляющие поверхность последнего рассеяния (которая на самом деле будет иметь сравнительно очень маленькую, но не нулевую толщину, а не быть двумерной поверхностью), изменяются. со временем, что теоретически должно соответствовать изменению наблюдаемого паттерна (анитропии) во времени. В масштабах человеческого времени и с учетом ограничений нашей способности наблюдать мельчайшие детали реликтового излучения наблюдаемое влияние на картину будет незначительным.