Wie groß ist die aktuell gemessene (dh modellunabhängige) Dichte von Wasserstoff HHH im Universum?

In diesem Thread kam die Frage auf: Was ist der aktuelle Wert für die Temperatur, bei der die Rekombination stattgefunden hat? Ich hatte den Eindruck, dass wir eine unabhängige Messung von Wasserstoff im gegenwärtigen Universum hatten, um die Vorhersagen von BBN zu testen. Einer der Befragten scheint anzudeuten, dass es keine solche Messung gibt und dass wir ein Modell der Kosmologie benötigen, bevor wir die durchschnittliche Dichte von H und He abschätzen können.

Also gibt es eine aktuelle Messung der H (neutrale und ionisierte) Dichte, die nicht auf den Annahmen von beruht Λ CDM? Wenn nicht, woher wissen wir, dass die Vorhersage einer BBN von ~75 % richtig ist?

Man könnte argumentieren, dass es keine modellunabhängigen Messungen von irgendetwas gibt.
@AccidentalFourierTransform - Ja, wenn Sie pedantisch sein wollten, könnten Sie das sicherlich argumentieren.
Es gibt keine genaue Messung. Die aktuelle baryonische Dichte des Universums wird aus dem CMB geschätzt und durch Schätzungen der ursprünglichen Häufigkeit von He und D untermauert.
Der Kommentar von AFT ist völlig richtig und trifft besonders auf die Kosmologie zu. Von Natur aus untersucht die Kosmologie – wie die gesamte Astronomie, aber noch mehr als die anderen Teilgebiete – Dinge, die wir im Labor nicht direkt messen können, sodass praktisch alles, was wir über Kosmologie zu sagen haben, von einem Modell ausgeht. Dazu gehört sicherlich die Wasserstoffdichte im gesamten Universum – wie könnten wir das messen, ohne ein Modell anzunehmen?
@tparker - Aus meiner Beschreibung des Problems geht hervor, dass ich nach einer Methode gesucht habe, die frei von den Annahmen von kalter, dunkler Materie und Antigravitation ist Λ C D M . Du streitest nur um des Streites willen.

Antworten (1)

Der gemessenen Baryonendichte im Lokaluniversum sind nur untere Grenzen gesetzt.

Die Baryonendichte soll etwa 4,6 % der kritischen Dichte des Universums betragen (etwa 6 H-Atome pro Kubikmeter). Dieser Wert ergibt sich aus der Modellierung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds, wurde aber zuvor bereits durch Bestimmungen der primordialen Helium- und Deuteriumhäufigkeiten auf etwa dieses Niveau geschätzt.

Die Menge an leuchtender baryonischer Materie in Form von Sternen beträgt viel weniger als 1% der kritischen Dichte; Seit langem gibt es noch ein zweites „Dunkle-Materie-Problem“ – dass der größte Teil der baryonischen Materie unentdeckt blieb.

Es gab jedoch große Fortschritte bei der Suche nach heißem Gas in Galaxienhaufen und warmem Gas in Halos um Galaxien und in fadenförmigen Strukturen zwischen Galaxien. Dieses warm-heiße intergalaktische Medium kann 40 % der erforderlichen Baryonen ausmachen, und es wurde kürzlich behauptet, dass es ausreicht, um alle „fehlenden Baryonen“ zu berücksichtigen ( Nicastro et al. 2018 ).

Eine hervorragende Übersicht zu diesem Thema bieten Shull et al. (2012) , die zu dem Schluss kommen, dass der aktuelle Zensus (siehe Bild unten) zu kurz kommt 29 ± 13 % des vom CMB vorgeschlagenen Werts, aber ich denke, es ist fair zu sagen, dass andere eine Unsicherheit dieser Größe als sehr optimistisch ansehen würden.

Kreisdiagramm, das die wahrscheinlichen Beiträge zu einem ganzen Kuchen zeigt, der die 4,6 % der kritischen Dichte darstellt, die durch CMB-Messungen für Baryonen vorgeschlagen wurde (Shull et al. 2012).

Kreisdiagramm, das die wahrscheinlichen Beiträge zu einem ganzen Kuchen zeigt, der die 4,6 % der kritischen Dichte darstellt, die durch CMB-Messungen für Baryonen vorgeschlagen wurde (Shull et al. 2012)

Beachten Sie, dass die meisten dieser Messungen linear (oder in einigen Fällen hoch 1,5) vom aktuellen Hubble-Parameter abhängen, da dieser zur Schätzung (großer) Entfernungen und Volumina verwendet wird.

Als abschließende Bemerkung möchte ich anmerken, dass die "Modellabhängigkeit" der 4,6%-Zahl auf den Faktor hinausläuft, um den wir glauben, dass sich das Universum seit (a) der Epoche der ursprünglichen Nukleosynthese und (b) der Epoche der Rekombination ausgedehnt hat. da unsere Messungen dieser Phänomene Schätzungen der Baryonendichten in diesen (sehr unterschiedlichen) Epochen liefern und die Baryonenzahl erhalten bleibt.

Was sind die Einheiten im Tortendiagramm?
@DonaldAirey Prozentpunkte.
Ja, daran habe ich gedacht. Die Summe beträgt 105,7 %.
@DonaldAirey Fehlerbalken. Außerdem müssen Sie die Bildunterschrift in der Zeitung lesen. Die rosa und blauen Messungen sind nicht unabhängig und ihre Summe ist besser zu bestimmen 25 ± 8 %. Wenn Sie dies für Pink + Blau verwenden, ergibt dies 100%.
OK. Ich verdaue immer noch den Shull-Artikel, aber ich habe ein großes Bild. Die Werte sind hier in Bezug auf angegeben Ω B H 2 . Das heißt, wir haben (100 % - 29 %) = 71 % der Baryonen mit dem theoretischen Wert von 4,6 % (WMAP) oder 4,8 % (Plank) der kritischen Dichte berücksichtigt. Das bedeutet also, dass wir 0,71 * 0,048 = 0,034 (3,4 %) der Baryonen w/r/t kritischer Dichte beobachtet haben. Wie komme ich von diesem Wert auf einen heutigen Wert von ρ H ohne durch BBN zu gehen?
Die kritische Dichte hat heute einen Zahlenwert von 3 H 0 2 / 8 π G . Messungen haben also eine baryonische Dichte gefunden, die 3,4 % davon beträgt. @ Donald Airey
Richtig, aber das sind totale Baryonen. Müssen wir diese Zahl nicht mit dem Bruchteil von multiplizieren H an alle Baryonen? Und ich denke, der Bruchteil H zu allen Baryonen (was laut BBN ~75% entspricht). Das ursprüngliche Ziel war es, den heutigen Tag zu bekommen H Dichte, die es mir erlauben würde, rückwärts zu extrapolieren, um die zu erhalten H (ionisiert und neutral) bei Entkopplung.
@ Donald Airey Ja. 75 Masse-%. 92 % nach Anzahl. Dieser Anteil wird durch viele Messungen von der Sonne zum ISM, IGM und dem ISM in anderen Galaxien bestätigt (und ist einer der Beweise für das BBN). Dieser Faktor ist in den Gleichungen für die Rekombination enthalten, die darin enthalten sind Ω B , achten Sie also darauf, es nicht zweimal einzufügen.
Will man also 3,4 % der kritischen Dichte verwenden, bedeutet das heute 0,14 H-Atome pro Kubikmeter. (Beachten Sie, dass der Blog, auf den sich N Steinle in Ihrer anderen Frage bezieht, einen Größenordnungsfehler bei der Schätzung der H-Zahlendichte enthält, aber zeigt, dass die Antworten nicht zu empfindlich darauf reagieren). @ Donald Airey
Okay, ich glaube, ich habe es. Die theoretische Dichte ist ρ H = Ω B × Ω H Ω B × ρ C . Mit Plank ( H 0 = 67.3 Und Ω B H 2 = 0,02205 ), Ich habe ρ H = 0,0487 × 0,75 × 8.51 × 10 − 18 = 3.11 × 10 − 19   k G   k M − 3 . Wir haben also nur 71% des theoretischen Wertes beobachtet 3.11 × 10 − 19 × 0,71 = 2.21 × 10 − 19   k G   k M − 3 . Ein Atom von H wiegt 1,67 × 10 − 27   k G , also haben wir 2.21 × 10 − 19 /   1,67 × 10 − 27 = 1.32 × 10 8 H A T Ö M S   k M − 3 oder 0,13   H A T Ö M S   M − 3
Würden Sie zustimmen, dass dieser Wert frei von ist Λ C D M Annahmen?
Wie groß ist die aktuell gemessene (dh modellunabhängige) Dichte von Wasserstoff HHH im Universum?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v