Wie hängt CMB mit der Temperatur des Universums zusammen?

So wie ich es verstehe, ist CMB ( kosmischer Mikrowellenhintergrund ) die Strahlung, die emittiert wird, wenn Materie in den frühen Stadien des Urknalls entkoppelt wird. Die Sache, die ich nicht verstehe, ist, ob alle Sterne diese Art von Strahlung aussenden oder nur diejenigen, die in den frühen Stadien des Urknalls entstanden sind, und ob diese Sterne sich mit Lichtgeschwindigkeit von uns wegbewegen. Wie ist die Tatsache, dass Licht ist? Rotverschiebung im Zusammenhang mit der Temperatur des leeren Raums.

Nur eine kleine Anmerkung: Zum Zeitpunkt der Entkopplung gab es keine Sterne. Das Universum war (mehr oder weniger) homogen mit Wasserstoff und Helium (+ Photonen, Dunkle Materie und Neutrinos) gefüllt und das war es auch schon. Keine Sterne, keine Planeten, keine Galaxien, keine dichten Objekte. Die Dichte des Gases war sehr gering, im Wesentlichen war es ein gutes Vakuum. Und eine Randnotiz: Die mittlere freie Weglänge von Photonen betrug kurz vor der Rekombination etwa 1000 Lichtjahre: astronomy.ohio-state.edu/~dhw/A5682/notes10.pdf

Antworten (1)

Heutzutage emittieren Sterne das CMB nicht – sie emittieren im Allgemeinen viel energiereichere (heißere, höherfrequente, kurzwelligere) Strahlung. CMB wurde von „allem“ emittiert, was zum relevanten Zeitpunkt, rund 400.000 Jahre nach dem Urknall, Strahlung aussenden konnte. Zu dieser Zeit befand sich die Strahlung im thermischen Gleichgewicht mit allem anderen, sodass ihre Verteilung auf Frequenzen vollständig durch die Planck-Schwarzkörperkurve beschrieben wurde.

Das Universum expandierte und die Wellenlängen wurden einfach linear mit der Größe des Universums erweitert. Die Temperatur fiel umgekehrt proportional zur Größe des Universums. Irgendwann wurde die Strahlung entkoppelt, so dass sie begann, ihr eigenes Leben zu führen, wobei die Temperatur nicht mehr mit der Temperatur der umgebenden Materie verbunden war. Die Temperatur sank weiterhin umgekehrt proportional zur Größe des Universums, während die Temperatur der Sterne usw. höher und unabhängiger blieb, weil die beiden Teilsysteme nicht mehr interagierten.

All das hat nichts mit der Divergenzgeschwindigkeit voneinander entfernter Galaxien zu tun. Die Temperatur ist eine lokale Größe und wird durch die lokale Physik bestimmt, während die gegenseitige Geschwindigkeit entfernter Galaxien kein lokaler Effekt ist. Es ist ein globaler Effekt und auch eine Art Illusion. Die zunehmende Entfernung zwischen den Galaxien ist auf die Ausdehnung des Raums zwischen ihnen zurückzuführen. Alle Berechnungen der Temperatur und ihrer Entwicklung können jedoch lokal an jedem Ort des Universums angewendet werden, unabhängig von entfernten Orten des Universums, und diese Berechnung der Temperatur und ihrer Entwicklung ist außerdem an jedem Ort gleich, weil das Universum ist einheitlich auf kosmologischen Skalen.

Wird CMB im Laufe der Zeit immer für uns da sein, um es zu entdecken? Und woher wissen wir, dass es 400.000 Jahre nach dem Urknall ist?
@ user3911153 wird es, solange das beobachtbare Universum immer größer wird. Wenn wir irgendwie das Ende des Universums erreichen, wird der CMB irgendwann aufhören.
@ user3911153: Da es sich weiter rot verschiebt, wird es sich irgendwann auf so große Wellenlängen ausdehnen, dass es unmöglich sein wird, es für alle Absichten und Zwecke zu beobachten (denken Sie an eine Antenne von der Größe des Sonnensystems ...)