Nicht beobachtbares Universum vs. letzte Streufläche

Sie haben Recht, dass die Oberfläche der letzten Streuung (SoLS) die am weitesten entfernte ist, die wir in der Praxis sehen können . Dieses Licht wird als kosmischer Mikrowellenhintergrund (CMB) gesehen, der zB mit der Planck-Raumsonde beobachtet wird.

Der Begriff „beobachtbares Universum“ bezieht sich auf das weiteste, das wir theoretisch sehen können, und ist definiert als die Entfernung, die ein Photon in der Zeit vom Urknall (BB) bis heute zurücklegen kann, wenn es hypothetisch nicht interagiert mit anderen Partikeln . Aber da das Universum mit freien Elektronen gefüllt war – die Photonen aller Wellenlängen effektiv streuen – bis CMB 380.000 Jahre nach BB emittiert wurde, passiert dies in der Praxis nicht.

Ob wir irgendwann den kosmischen Neutrino- Hintergrund messen können , der sich 1 Sekunde nach BB von der Materie entkoppelt (z. B. Fässler et al. 2016 ) und auf seiner Reise extrem schwach mit der Materie wechselwirkt, oder primordiale Gravitationswellen, die man vermutet während der Inflation emittiert wurden,$10^{-32}$s nach BB, und das überhaupt nicht mit Materie interagiert, wird dies vom "Rand des beobachtbaren Universums" kommen$^\dagger$(der sogenannte "Teilchenhorizont").

Aufgrund der Expansion des Universums ist Licht aus dem SoLS um den Faktor 1100 rotverschoben, während (hypothetisches) Licht aus dem Teilchenhorizont unendlich rotverschoben ist. Die Entfernung zum SoLS beträgt etwa 45,6 Gly (Milliarden Lichtjahre), während die Entfernung zum Teilchenhorizont mit 47,1 Gly etwas größer ist. Der Grund dafür, dass der Unterschied zwischen den beiden Radien nicht nur 380 kly beträgt (die Entfernung, die das Licht in den 380 kyr zurücklegt, bevor das CMB emittiert wurde), liegt darin, dass die Expansionsrate zu dieser Zeit viel größer war (bei$t=380\,\mathrm{kyr}$, es war$H = 1.4\times10^6\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}\,\mathrm{Mpc}^{-1}$, im Vergleich zu heute, wo es nur ist$H_0 = 67.8\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}\,\mathrm{Mpc}^{-1}$).

$\dagger$_{Obwohl Neutrinos wahrscheinlich Masse haben und sich daher nicht ganz mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen.}

Man muss ziemlich vorsichtig sein, diese unterschiedlichen Horizonte und das, was außerhalb davon liegt, zu diskutieren. Abgesehen von praktischen Überlegungen ist die Grenze dessen, was wir jetzt sehen können, der Teilchenhorizont. Jetzt etwa 46 Bly von uns. Sie können das Alter des Universums nicht nehmen und mit c multiplizieren, um es wegen der Expansion zu erhalten. Sie kennen und haben einiges bereits besprochen.

Aber das Universum kann noch viel größer sein. Du weißt es auch. Aber der beste Weg, den ich gesehen habe, um es zu verstehen, ist in diesem arXiv-Papier unter https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0310808v2.pdf

In der ersten Abbildung mit 3 Feldern zeigt es den Teilchenhorizont und die anderen 'Horizonte' (die Hubble-Blase, die kein Horizont ist, der Ereignishorizont, die Oberfläche der letzten Lichtstreuung, auch kein Horizont) in Raumzeitdiagrammen. Ich kann die Figur hier nicht einfügen, einige Leute könnten es tun, aber wenn Sie sich die Figur ansehen, ist sie leichter zu erkennen. Sie können auch den Raum außerhalb der Horizonte sehen, und im letzten Panel geht es in einem konformen Zeitdiagramm in die unendliche Zeit.

Andere Abbildungen zeigen die Geschwindigkeit der Expansion für die verschiedenen kosmologischen Modelle,

Das Papier hat auch die Mathematik für die verschiedenen „Horizonte“, die es darstellt.