¿Alguna vez dejará de brillar el CMB?

¿Llegaremos alguna vez a un punto en el que toda la luz que fue liberada por la recombinación finalmente nos llegue desde nuestro punto de vista y el CMB deje de "brillar" para los observadores en la Tierra?

Respuestas (5)

La luz de la recombinación no "brilla constantemente" y es por eso que la ves. En un momento dado de la historia del universo (en realidad, un período ligeramente prolongado, pero mantendré las cosas simples), y solo en ese momento, los fotones se desacoplaron del plasma ambiental y comenzaron a viajar libremente desde todos los puntos del universo . El fondo de fotones que ven en cualquier momento de la historia del universo corresponde a los fotones de desacoplamiento que ahora les están llegando. En otras palabras, en un momento dado, todos los puntos del universoemite un estallido de luz, y lo que ve en un momento dado es la luz desde la distancia correcta, de modo que ahora está llegando a usted. Lo que esto significa es que hay un caparazón que retrocede constantemente que corresponde a la superficie CMB que estás mirando. La distancia a la que está ese caparazón depende de la edad del universo. No hay razón para que se detenga por completo (incluso si el universo es finito porque probablemente tendrá una estructura periódica), pero se debilitará con el tiempo a medida que los fotones se desplacen hacia el rojo.

En otras palabras, la luz CMB siempre estará presente en cualquier momento de la historia del universo. El horizonte del universo visible no puede "pasar" el CMB ya que no es un objeto individual. Es la luz de un evento que ocurrió en todas partes en algún momento anterior y, como tal, podría elegir cualquier punto del universo en cualquier momento y encontrar un caparazón a su alrededor de modo que la luz CMB de ese caparazón esté llegando a ese punto. La pregunta "¿en qué punto emitió luz en el desacoplamiento que ahora me está afectando?" siempre tiene una respuesta. Por lo tanto, las únicas limitaciones en la observación provienen de la energía eternamente decreciente de los fotones individuales debido al corrimiento hacia el rojo.

Sin embargo, ¿no llegaría al punto en que el CMB queda detrás del horizonte del Hubble?
No estoy seguro de lo que quiere decir con el horizonte del Hubble, pero aquí no hay preocupación por los viajes ligeros. Ves la luz que te ha llegado en ese punto. Todavía pareces pensar que esta luz proviene de un lugar en particular que luego puede quedar detrás de algún horizonte. Este no es el caso. En un punto, todos los puntos del universo emiten un estallido de luz, y lo que ves en un momento dado es la luz desde la distancia correcta, de modo que ahora te está llegando.
Creo que me estoy refiriendo al concepto aquí: en.wikipedia.org/wiki/Cosmological_horizons#Event_horizon pero podría estar mezclando algunos similares. ¿No superaría finalmente el borde del universo observable al CMB, debido a la expansión del universo?
@John Realmente no estás entendiendo esto. Vuelva a leer lo que escribí. No significa nada decir "el borde del universo observable eventualmente alcanzará al CMB". El CMB no proviene de un solo lugar. Se emite desde todas partes, y la parte que ves es la parte que te acaba de llegar, por lo tanto, necesariamente dentro del universo observable.
Excepto que el CMB no continúa emitiendo. Entonces, a menos que pueda continuar recibiendo luz CMB desde más y más lejos, eventualmente dejará de verla. Este enlace muestra que hay un punto en el que ya no verías ciertas galaxias presentes. No veo por qué no se aplicaría incluso al CMB: en.wikipedia.org/wiki/…
@John No quiero ser un idiota, pero creo que realmente deberías dejar de pensar que tienes razón, porque no la tienes, y te impide comprender un punto muy simple: cada punto del universo alguna vez emitió luz CMB. Cualquier punto que ingrese a su horizonte habrá emitido esa luz en un punto, por lo que formará en breve (muy poco después de ingresar a su horizonte) la última capa de luz CMB que observe.
@ticster, creo que deberías reemplazar algunos de tus usos de "punto" por "tiempo cosmológico". Es confuso en este momento cuando dices que la recombinación ocurrió solo en un solo punto y en todos los puntos.
@benrg Buen punto: P Editaré mi respuesta para que sea menos confusa en ese... punto.
El CMB es una cantidad finita de fotones. Enorme, pero finito. Si no hay una gran crisis, esos fotones se volverán cada vez más raros.
@MSalters Tiene una densidad de fotones finita, pero el número total no es necesariamente finito.
El CMB eventualmente se desplazará hacia el rojo hasta tal punto que será imposible de percibir para todos los intentos y propósitos.
@MSalters Cierto, los fotones CMB son finitos, pero también lo son la cantidad de fotones, átomos, etc. en todo el universo, si el universo mismo es finito. Pero el CMB brillará al menos mientras el universo sea grande (simplificación).
Esta discusión es realmente útil. Tanto en nuestro mundo confirma la noción de que si ves algo, entonces debe haber algo que estés viendo. Sin embargo, es totalmente falso del CMB. Seguro que PARECE la superficie interior de una esfera de 14 mil millones de años luz de radio. Sin embargo, si de alguna manera pudieras (rompiendo todas las reglas) llegar tan lejos, no estarías al borde de nada. Allí se vería como si estuvieras en el centro de OTRA esfera. En todas partes siempre estará atravesado por fotones CMB.

Si el Universo estuviera "simplemente expandiéndose", no habría límite en la cantidad de fotones CMB recibidos. Esta es la esencia del rompecabezas de la hormiga en una cuerda de goma : no importa qué tan rápido expandas una cuerda de goma / un universo, siempre es posible viajar una distancia arbitrariamente grande en un tiempo finito. Y dado que los fotones CMB se emitían desde todas partes del Universo casi a la vez, seguirían llegando.

Sin embargo, debido a la expansión acelerada , existe un límite. Si la aceleración es realmente como pensamos que es (debido a una constante cosmológica que no cambia), el Universo observable aumenta asintóticamente hasta un tamaño finito en coordenadas comomóviles . Es decir, el tamaño físico aumentará sin límite, pero la parte de la que podemos recibir información contiene un número finito de galaxias, átomos y fotones.

Esta parte, el tamaño máximo (en movimiento) del Universo observable, tiene hoy 63 mil millones de años luz (Glyr) de radio, mientras que el Universo Observable hoy en día tiene solo 46 Glyr de radio. Por lo tanto, ya hemos recibido ∼ ( 46 / 63 ) 3 = 40 % de los fotones CMB que jamás podremos ver .

Por lo tanto, los fotones CMB se desplazarán cada vez más hacia el rojo, y llegarán a un ritmo cada vez más lento, hasta que un triste y gris día de otoño, nuestros antepasados ​​verán el último fotón CMB (que se habrá desplazado hacia el rojo tanto en el régimen de radio que ya casi no se le puede llamar fotón).

Clásicamente, la radiación CMB nunca desaparecería por completo. Simplemente se volvería más y más débil y desplazado hacia el rojo.

Mecánicamente cuánticamente, si la cosmología ΛCDM es correcta, solo nos llegarán un número finito de fotones CMB, por lo que habrá un último fotón.

(editar: en las cosmologías generales del big bang, es posible que no haya un último fotón. Anteriormente dije que la densidad de fotones es finita y eso significa que hay un número finito de fotones por cuerpo astronómico, pero ticster señaló en un comentario que no hay un último fotón garantizado para cualquier detector en particular De hecho, supongo que en principio cada cuerpo astronómico podría recibir un número infinito de fotones CMB, siendo infinitos lo que son.

Además, podría valer la pena señalar que la luz CMB se mezcla con la luz de otras fuentes y los fotones son partículas indistinguibles, por lo que esta pregunta no es estrictamente significativa a menos que el CMB sea la única fuente de luz en el universo).

Pensar en calcular la duración hasta ese último fotón debido a la disminución logarítmica (o lo que sea) hace que me duela la cabeza.
Una densidad de fotones finita no significa que un número finito de fotones pueda alcanzarnos, en particular si el universo es infinito. Las colisiones aún jugarían un papel, pero de una manera más complicada de lo que parece pensar. Puede terminar con una distribución de probabilidad distinta de cero para el tiempo del último fotón (dependiendo de si ciertas cantidades divergen o convergen), pero nunca un último fotón garantizado. Las escalas de tiempo involucradas probablemente serían inimaginablemente gigantescas.

https://en.wikipedia.org/wiki/Cronología_del_universo

"El volumen esférico del espacio que se convertirá en el universo observable tiene un radio de 42 millones de años luz en este momento".

Entonces, esencialmente, es luz CMB desde todos los puntos de este "tamaño de entonces" del Universo que nos está alcanzando y vemos en el presente o en cualquier momento luz CMB desde todos esos puntos dentro de este universo que están a la distancia de usted. Pero, en mi opinión, esto se limita al perímetro del Universo de entonces, que tenía un radio de 42 millones de años luz.

Estoy respondiendo con respecto a un universo finito solamente. Llegará un momento en que el radio R o tu del universo observable será

R o tu   =   π   R C tu r v .
Esto es hasta donde se pueden ver los fotones emitidos. Si
R o tu   < t C METRO B
donde t C METRO B es el tiempo que tardaría un fotón CMB en llegar al observador en un universo que no se expande, entonces el observador no podrá ver dichos fotones.

¿Alguna vez dejará de brillar el CMB?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v