Frage:
Warum können wir die CMB immer noch "sehen"?
jisuskraist
2018-08-25 07:11:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ich habe gelesen, dass bei der CMB alle Photonen frei waren, wenn das Universum kalt genug war, damit Elektronen an Protonen gebunden wurden (Rekombination), und die in diesem Moment freien Photonen sich weiter in die Richtungen bewegten, in denen sie sich befanden.

Also stelle ich mir vor:

  • das CMB als Kugel (mit unglaublich dicken Wänden) vergrößert seinen Radius kontinuierlich vom 'Zentrum' des Universums weg. Hatte diese Photonenkugel bei der Entstehung der Milchstraße nicht bereits den Raum passiert, in dem sich die Milchstraße gebildet hatte? Wie können wir sie immer noch sehen, wenn sie sich von uns entfernen?

  • Die Geschwindigkeit, mit der der Raum wuchs, war größer als die Geschwindigkeit dieser Photonen, also der Milchstraße und unserer Das Sonnensystem hatte Zeit, sich zu bilden, bevor diese Photonen hinter der Geschwindigkeit zurückblieben, mit der der Raum zunahm.

Andererseits, wie können wir den CMB kontinuierlich messen wenn nicht kontinuierlich als Photonenstrom erzeugt wird, wie wenn man einen entfernten Stern betrachtet. Wir sollten sie nur einmal sehen können, wenn sie an der Erde vorbeikamen.

Das Universum hat kein "Zentrum".
Ihre Behauptung, dass CMB eine Kugel ist, ist ungültig. Und es gibt kein Zentrum des Universums. Die Bildung von CMB war kein Ereignis, das irgendwo im Universum stattfand. Es geschah überall im Universum. Wenn das nicht der Fall wäre, würde es Ihre Bedingungen erfüllen.
Als das Universum der Jungen, in dem keine Sterne und Planeten vorhanden waren, war das CMB das thermische Spektrum des heißen Plasmas. Und Plasma war überall im Universum. Die zunehmende Größe des Universums führt zu einer Rotverschiebung des CMB. Dieser CMB ist im ganzen Universum verbreitet und wird mit der Zeit schwächer, wenn das Universum erweitert wird.
Wenn Sie mehr lesen möchten, lesen Sie diese hervorragenden Bücher, die das grundlegende Missverständnis beseitigen, das Sie (anscheinend) aufgrund Ihres Wortlauts der Frage haben - [_Erste drei Minuten_ von Steven Weinberg] (https: // www. amazon.in/First-Three-Minutes-Steven-Weinberg/dp/0465024378) und [_Eine Einführung in die moderne Kosmologie_ von Andrew Liddle] (https://www.amazon.com/Introduction-Modern-Cosmology-Andrew-Liddle/ dp / 0470848359)
Verwandte Fragen und Antworten zu Physics SE: [Warum wird CMB nicht als Rand des Universums angesehen?] (Https://physics.stackexchange.com/q/304103/139130)
Zwei antworten:
#1
+13
James K
2018-08-25 17:46:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Erstens gibt es kein Zentrum im Universum und das Universum scheint auf unbestimmte Zeit in alle Richtungen fortzufahren. Es ist am besten, sich das Universum als unendlich groß vorzustellen.

Nun müssen wir erklären, warum der CMB eine uns umgebende Kugel zu sein scheint.

Stellen wir uns für einen Moment vor, dass ich habe das gesamte unendliche Universum mit (magischem) Schlamm gefüllt. Dieser Schlamm leuchtet und verändert aufgrund seines magischen Schlamms nicht die Umlaufbahnen des Mondes, der Erde oder irgendetwas anderem im Universum. Aber wenn ich meine Hand vor mein Gesicht halte, kann ich sie wegen des Schlamms nicht sehen.

Nun, in einem Moment verschwindet der gesamte Schlamm überall im gesamten Universum die selbe Zeit. Eine Sekunde später kann ich es sehen, wenn ich meine Hand hochhalte. Aber wenn ich in den Himmel schaue, kann ich den Mond nicht sehen. Der Mond ist immer noch im Schlamm versteckt. Wenn ich in den Himmel schaue, sehe ich nur Schlamm in einer Lichtsekunde (300.000 km) Entfernung. Und weil es glühender Schlamm ist, scheint der Himmel zu glühen. Es sieht so aus, als wäre ich mitten in einer Kugel mit einem Radius von 300000, umgeben von glühendem Schlamm. Dies ist jedoch ein Effekt der Tatsache, dass sich das Licht mit 300000 km / s bewegt.

Nach 1,2 Sekunden wird der Mond sichtbar, nach etwa 8 Minuten wird auch die Sonne sichtbar. Es dauert jedoch 4½ Jahre, bis die ersten Sterne sichtbar sind. An diesem Punkt würde es so aussehen, als wäre ich mitten in der Kugel mit einem Radius von 4,5 Lichtjahren, umgeben von Schlamm.

Nun geschah wirklich, dass vor 13,5 Milliarden Jahren das gesamte unendliche Universum mit heißem Wasser gefüllt war Gas, das das Licht blockierte. Als dies abkühlte, wurde dies transparent. Gleichzeitig wurde das gesamte Universum transparent, und obwohl es nicht augenblicklich war, geschah es ziemlich schnell. Was wir jetzt sehen, ist, dass wir uns mitten in einer Sphäre heißer Gase mit einem Durchmesser von 13,5 Milliarden Lichtjahren zu befinden scheinen.

Abgesehen davon, dass sich der Raum in diesen 13,5 Milliarden Jahren ausgedehnt hat. Dies hat die Kugel von 13,5 Milliarden Lichtjahren auf 45 Milliarden Lichtjahre gedehnt, und es hat das Licht von diesem heißen Gas gedehnt, so dass es sehr kalt zu sein scheint.

Die Photonen, die wir in der CMB stammte jetzt nicht mehr aus dem heißen Gas, das einst diesen Teil des Universums füllte, sondern aus heißem Gas, das sich in einem Teil des Universums befand, das jetzt 45 Milliarden Lichtjahre entfernt ist. Unter diesen Umständen stammten die Photonen, die wir letztes Jahr gesehen haben, aus Gas, das sich in einem Teil des Universums befand, das jetzt 44.999.999.999 Lichtjahre entfernt ist. Da wir in dieser Entfernung keine Strukturen erkennen können, die nur wenige Lichtjahre entfernt sind, erscheint der CMB als konstantes, gleichmäßiges Muster am Himmel und ändert sich, wenn überhaupt, nur sehr wenig.

+1: Ich liebe diese Analogie "glühender magischer Schlamm", sie macht es so viel einfacher, sich vorzustellen, was die CMB-Shell darstellt!
#2
+1
David Hammen
2018-08-27 18:05:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

TL; DR:
Das Licht, das wir jetzt von der Sonne sehen, wurde acht Minuten zuvor vom nächsten Stern etwa 4,22 Jahre zuvor ausgestrahlt. Die Beobachtungsastronomie blickt von Natur aus in die Zeit zurück, und je weiter etwas entfernt ist, desto weiter blicken wir in die Zeit zurück. Wir können immer noch die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung sehen, weil wir (zumindest konzeptionell) immer noch den ganzen Weg zurück in die Zeit bis zum Urknall selbst sehen können. Die Zeit der letzten Streuung liegt nahe, aber nicht ganz so weit zurück in der Zeit.


Ich stelle mir das CMB also als eine Kugel (mit unglaublich dicken Wänden) vor, die ihren Radius kontinuierlich vergrößert das 'Zentrum' des Universums.

Dies ist ein sehr häufiges Missverständnis in Bezug auf die Urknalltheorie. Der Urknall war keine Explosion im Weltraum. Eine bessere Sichtweise ist, dass der Urknall stattdessen eine Explosion des Raums war, die überall stattfand. Während das beobachtbare Universum endlich ist und sehr kleine Momente nach dem Urknall war, kann das Universum als Ganzes unendlich sein, und wenn dies der Fall ist, war es unendlich Momente nach dem Urknall. (Die Wissenschaft weiß nicht, was genau zu dem Zeitpunkt passiert ist, als der Urknall begann.) Dies bedeutet, dass jeder Punkt im Universum das Zentrum des Universums zu sein scheint, oder besser gesagt, es gibt kein Zentrum des Universums / p>

Das frühe Universum war sehr heiß und sehr dicht. Die Expansion des Universums machte das Universum aus diesem Zustand kühl. Neutrinos entkoppelten sich eine Sekunde nach dem Urknall von der Materie. Zukünftige Wissenschaftler könnten in der Lage sein, die resultierende kosmische Neutrino-Hintergrundstrahlung zu erfassen, genauso wie sie jetzt die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung erfassen können, die sich 380.000 Jahre später gebildet hat.

Obwohl sich das Universum etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall optisch geklärt hat, hätte das Universum von 370.000 Jahren nach dem Urknall gegenüber 390.000 Jahren nach dem Urknall nicht viel anders ausgesehen. Das Universum von 370.000 Jahren nach dem Urknall war ein ziemlich dünnes und fast gleichmäßig warmes Glühgas, das leicht ionisiert war. Das Universum von 20.000 Jahren später (390.000 Jahre nach dem Urknall) war lokal klar, aber das einzige, was sichtbar war, war ein warm leuchtendes Gas, das etwas mehr als 20.000 Lichtjahre entfernt war, in alle Richtungen.

Das Einige hundert Millionen Jahre später war noch warmes Glühgas sichtbar, aber jetzt im tiefen Infrarot dank der fortgesetzten Expansion des Universums. Der dazwischenliegende Raum enthielt die ersten Sterne und vielleicht die ersten Galaxien. Dieses warm glühende Gas bleibt bis heute sichtbar, aber jetzt in der Mikrowelle dank der fortgesetzten Expansion des Universums. Der dazwischenliegende Raum enthält sehr viele Sterne und Galaxien.

Ob die Oberfläche der letzten Streuung immer beobachtbar bleibt, hängt von der Art der zukünftigen Expansion des Universums und der dunklen Energie ab. Ein mögliches weit zukünftiges Ergebnis ist, dass die Expansion so fortgesetzt wird, dass der Abstand zum weitesten in die Vergangenheit, der mit allen Mitteln "gesehen" werden kann (der Teilchenhorizont), kürzer ist als der Abstand zur Oberfläche der letzten Streuung. Die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (bis dahin die kosmische Radio-Hintergrundstrahlung) wird nicht mehr beobachtbar sein, wenn dieses Ergebnis der Fall ist.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 4.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
Loading...