作者a29788685 (神奇寶貝大師)
看板Physics
標題Re: [閒聊] 宇宙微波背景輻射會變動甚至消失嗎?
時間Tue May 21 12:29:33 2019
姑且回一下,詳細的還是請你去看一些文獻,
google一下 pdg 或 Daniel Baumann的lecture note大概就夠了。
我提供一下我的理解,並用比較生活化的語言。
早期宇宙就像是一碗湯,所有在這碗湯裡面的粒子就像是泡泡麵的粉包,
當這些粉包與湯的其他部分的交互作用效率 比 宇宙膨脹速度低的時候,
那這些粉包就沒辦法融化在湯中,就會被釋出(decouple)。
也就是他與湯的其他部分脫離了,在"大尺度"觀察下,他沒有辦法再融入到湯裡面。
大尺度你可以理解成:你看整碗湯,還有些粉沉澱在湯底,溶解不了。
但小尺度結構,例如你用湯匙隨便勺一口湯,你會看到那些粉還可以融在水裡。
大尺度→整個宇宙; 小尺度→星系 銀河 等等。
我必須要強調,這個湯與粉的形容,只能會意、不能精確!
(事實上也滿不精確的,不過就初步的了解應該是夠了)
回到CMB,光也會decouple,所以光也會從湯裡面稀出,
當光從宇宙中稀出的時候,並不代表光不會與宇宙中其他物質產生交互作用,
而是光在大尺度觀點而言,他不會與其他物質有交互作用,
但小尺度下,他在你勺的每口湯(銀河)中還存在著交互作用。
宇宙中的光子包含了大尺度和小尺度,
在大尺度下(k~0.001h/Mpc),也就是你說的光,對這些大尺度的貢獻只有redshift能讓
這碗湯(宇宙/光子)冷卻。
但在小尺度範圍,宇宙中的光子的確會因為接下來與其他物質的散射而改變,
而這些小尺度在CMB的spectrum中, 尺度就對應到galaxies k~0.1 h/Mpc.
回到你說的。 我們其實早就在湯中,沒有離你很遠的CMB或離你很近的CMB,
他不是我們站在某處,等著遠遠的光射過來。所以沒有發射源的問題。
另外光子數不是一個守恆量,所以他在討論上沒有甚麼太好的作用。
※ 引述《crazyjonas ()》之銘言:
: ※ 引述《crazyjonas ()》之銘言:
: : 大爆炸後約380000年,當宇宙溫度降到約3000K
: : 光子不再散射,而能傳播至遠處,並讓今日的人們偵測到的輻射
: : 就是宇宙微波背景輻射(CMB)
: : 問題是,那些CMB的光子一直抵達地球,有沒有消耗完的一天呢?
: : 隨著宇宙膨脹,退行速率到達光速的天球面應該是一直在改變的
: : 所以CMB除了會繼續紅移外,其分佈應該不是固定不變的吧?
: : 且那些光子數應該是有限的吧?當光子用完時,會觀察到怎樣的情形呢?
: : 感謝!
: 不好意思把舊文章推上來,因為剛好想到一點新想法
: 上一篇的討論最後結論是 CMB 會隨時間緩慢改變,因為現在的宇宙是由早期演化而來的
: 既然有所演化,則CMB的分布應該也是會隨時間演化的
: 而最近想到,CMB的消失應該是
: 直到最後的發射源所發出的光,因宇宙膨脹而波長長到無法觀測為止
: 當最遠的部分無法測到之後,近一點的還可以觀測到
: 但隨時間推移,近一點的部分,波長也會越來越長,訊號越來越弱
: 所以應該不會突然消失,但偵測到的是距離我們越來越近的部分
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1F:→ wohtp: 我覺得你漏講一個很重要的前提:宇宙幾乎什麼都沒有,星雲 05/21 13:25
2F:→ wohtp: 星系之類的基本上可以忽略不計 05/21 13:26
3F:→ wohtp: 所以只剩下紅移可以對CMB造成影響 05/21 13:27
4F:→ wohtp: 其實這也是你講的交互作用速率啦。但是講速率好抽象 XD 05/21 13:32
順帶一提,
事實上星系等等給的能量密度比光子的能量密度高了約10^4,
在CMB的大尺度下,他兩彼此可以視為不相干,也是文中提的,都decouple了。
CMB還是有一些spectrum在 SDSS galaxies (k~0.1h/Mpc) 附近,
所以在decouple之前,galaxies scale的structure對CMB還是有影響。
Btw, 交互作用速率(interaction rate),感謝提醒。
※ 編輯: a29788685 (138.229.134.76), 05/21/2019 14:35:29