War die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (CMB) ursprünglich Gammastrahlen?

Der kosmische Mikrowellenhintergrund ist das Ergebnis eines fast perfekten Schwarzkörper-Emitters. Das heißt, das Spektrum deckt einen breiten Wellenlängenbereich mit einem Peak ab, der durch das Wiensche Gesetz gegeben ist:

Der Mikrowellenhintergrund wird in der Epoche der (Re-)Kombination gebildet, wenn sich Protonen und Elektronen zu Wasserstoffatomen verbinden und das Uinverse für das darin enthaltene Strahlungsfeld effektiv transparent wird. Dies geschieht bei etwa 3000 K. Zu dieser Zeit hatte der kosmische Mikrowellenhintergrund also eine Spitzenwellenlänge von 970 nm, was im nahen Infrarotbereich des Spektrums liegt.

Die Epoche der (Re-)Kombination trat bei einer Rotverschiebung von etwa ein$z=1100$. Das bedeutet, dass seitdem die Wellenlänge der Photonen um den Faktor gedehnt wurde$1+z = 1101$, damit$\lambda_{peak} \simeq 1$mm, und dies entspricht einer Temperatur von$T=2.7$KIe Es sind Nahinfrarot-Photonen, die während der Rekombinationsepoche emittiert werden, deren Wellenlängen durch die Expansion des Universums gestreckt werden und die heute als Mikrowellen angesehen werden.

Vor der Epoche der Rekombination wäre das Universum jedoch immer noch voller Strahlung gewesen, und wenn wir in die Zeit zurückgehen, in Richtung des Urknalls, wird dieses Strahlungsfeld heißer und heißer und die Spitzenwellenlängen werden immer kürzer.

Wenn wir uns Modelle für die thermische Geschichte des Universums ansehen, dann wäre das Universum ungefähr 1 Sekunde nach dem Urknall bei ungefähr gewesen$10^{10}$K und das Strahlungsfeld wären bei dieser Temperatur mit der Materie im Gleichgewicht gewesen. Die obige Formel ergibt dann$\lambda_{peak}=2.9\times10^{-13}$m, was eindeutig im Gammastrahlenbereich liegt. Aber lassen Sie mich betonen, dass diese Photonen viele Male emittiert und dann absorbiert werden und wir sie jetzt nicht sehen.

Die "Teilchen", von denen Sie sprechen, sind Lichtphotonen .