宇宙マイクロ波背景は時間とともに変化しますか?


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宇宙マイクロ波背景パターンは時間とともに変化しますか?時間の経過とともに赤方偏移するように「冷たく」なっていると思いますが、以下に示すように、背景のパターンが変化するかどうかに興味があります。宇宙のマイクロ波背景が毎年1光年後退する(または、おそらくインフレが原因で)のが見られると思います。時間の経過とともに背景の「3Dマップ」を作成できれば(たとえば、毎年それの画像)。

宇宙マイクロ波背景

http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr5/map_images/wmap_planck/wmap_planck_ilc_300uK_med.png

回答:


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CMBパターンは確かに時間とともに変化しますが、統計的には同じままですが、人間のタイムスケールでは顕著ではありません。

現在観測しているCMBは、中心に私たちがいる薄い殻からのものであり、その半径は、光が宇宙から伝わった距離と同じで、379,000年前のものです。時間の経過とともに、半径が次第に大きくなるシェルからCMBを受け取ります。その光は空間を遠くまで進んでいるため、あなたが言うように、それはより赤方偏移、つまり「クーラー」になります。しかし、それはまた、初期宇宙のより遠い領域から放出され、統計的には同等であるが、単に他の領域であり、したがって異なって見える。

最も速く変化するパターンは、観察できる最小のパターンです。プランク衛星の角度分解能は5〜10分角です。CMBは〜1100の赤方偏移に由来するため、特定の角度が及ぶ物理的距離を定義する角度直径距離は〜13 Mpcであるため、5 arcminは物理座標で約19 kpc、または21 Mpcで物理スケールに対応します移動座標(つまり、今日の5分角にまたがる構造は、放出時には横幅〜19 kpcでしたが、現在は最大21 Mpcに拡大され、1 Mpc = 1000 kpc = 3261・10³光年)。

等方性の宇宙であると仮定すると、観測可能な最小のガスの区画が、見通し線に対して垂直に19 kpcだった場合、見通し線に沿って平均19 kpc になります。

したがって、CMBがどれだけ速く変化するかという問題は、宇宙が379,000歳であったときに、19 kpcを移動するのにどれだけの時間がかかるかにかかっています。宇宙は光が進むにつれて拡大するので、これは単に光速で割った19 kpcではありませんが、かなり接近しています。したがって、このようなパッチを通過するのに約62,000年かかりました。

係数で拡張された赤方偏移時間のイベントが表示されるため、、または約7000万年必要があります(Planckがその中のより優れた計器に置き換えられないと仮定すると)時間、ええと、怪しいです)。z1+z62kyr×1100

つまり、そうです、CMBの3Dイメージを作成できますが、パターンは光年よりもはるかに大きいため、毎年新しい写真を撮る必要はありません。


60,000年は、宇宙が12/11倍に拡大するには数桁も少なすぎます。それは10億年程度になるはずです。欲しい数量だと思いますcd.lookback_time(0, (1+zCMBnow)/(1+zCMBfuture)-1, **cosmo)。19 kpcと21 Mpcは私には正しいように見えます。「1ピクセル」の差を待つ必要がある時間を計算する最も簡単な方法は、21 Mpc / c≈68 Myrです。そのスケールで大きな時空曲率があった場合、それは不正確になりますが、そうではありません。
benrg

@benrgはい、そうです。ありがとう!これを確認するもう1つの方法は、過去に19 kpcを通過するために軽い時間を要した〜60 kyr(より正確には62 kyr)は、今日〜1100倍の時間で拡張され、時間を1100×62 kyrに増やすことです。 68マイア
ペラ

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CMBRを観察するとき、最後の散乱の表面を観察していますが、最後の散乱の表面を構成する共動点(実際には、実際には2D表面ではなく、非常に小さいがゼロではない厚さです)の変化理論的には、時間の経過に伴う(異方性の)観測パターンの変化に対応するはずです。人間の時間スケールでは、CMBRの細部を観察する能力に制限があるため、パターンに対する観察可能な影響は無視できます。

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