¿Cómo podemos detectar la radiación cósmica de fondo?

Por lo que entiendo, CMB es la radiación sobrante del Big Bang. Como toda la materia, incluida la Tierra, se creó durante el Big Bang y luego, a medida que el universo se expandió, la materia/energía se separó cada vez más, pero como esa materia no puede moverse más rápido que la velocidad de la luz, entonces deberíamos estar detrás de la CMB que viaja a la velocidad de la luz. Entonces, según tengo entendido, el CMB nos habría pasado a nosotros y a la mayor parte de la materia del universo hace mucho tiempo, por lo que no deberíamos poder detectarlo. También en una nota al margen cómo es la constante CMB; ¿No debería ser un flash? Lo siento si la pregunta no tiene mucho sentido. Soy un estudiante, así que por favor use términos sencillos.

Respuestas (2)

Está asumiendo que el Big Bang ocurrió en un punto, por lo que el CMB es una capa de radiación que se expande hacia afuera desde ese punto. Sin embargo, el Big Bang ocurrió en todas partes, por lo que cada punto del universo es una fuente de CMB. La radiación CMB que estamos detectando hoy proviene de regiones del universo que estaban a unos 13.800 millones de años luz de distancia en el momento en que se emitió el CMB (esos puntos están mucho más lejos ahora).

El hecho de que el Big Bang ocurriera en todas partes es una cuestión conceptual difícil para los no físicos. Vea mi respuesta a la pregunta ¿Fue la singularidad en el Big Bang perfectamente uniforme y, de ser así, por qué el universo perdió su uniformidad? para una discusión amistosa no física de esto.

o ~ 42 millones de años luz en el momento del desacoplamiento

Un buen análogo de cómo no existe un solo punto en nuestro universo que sea el único punto donde ocurrió el Big Bang es el globo en expansión . Lo estiraré aún más para incluir el fondo de fotones:

Supongamos que tenemos una bola sólida de material elástico muy caliente, y de alguna manera podemos soplar aire en su centro. El globo se forma y la superficie comienza a expandirse. Cada punto en la superficie del globo estaba teóricamente en el ( 0 , 0 , 0 , 0 ) punto donde comenzó la expansión, por lo que si vives en el globo, todos los puntos del globo estaban presentes en ese momento = 0 en el punto singular.

Ahora suponga que la superficie del globo tiene un grosor: la distribución de la materia será uniforme al principio, luego, a medida que se enfríe, formará grumos uniformes al azar, etc. Suponga que el material a medida que el globo se enfría es fotoluminiscente y suponga que las superficies superior e inferior del globo se reflejan totalmente en fotones.

Suponga que la fotoluminiscencia crea un pulso de fotones en el momento = t dentro de todo el espesor de la superficie del globo, y se apaga, un destello. Los fotones quedarán atrapados dando vueltas y vueltas entre las superficies del globo.

Si ampliamos aún más la analogía y suponemos que es principalmente vacío entre las superficies, después de cierta expansión, los fotones se volverán como un gas fotónico y si no hay suficiente materia para absorberlos, su densidad disminuirá a medida que la expansión avance. pero será el mismo en todos los puntos entre este grosor hipotético del globo y el pulso fotoluminiscente característico del inicio.

Un observador de la superficie del globo verá que la densidad de fotones disminuye con la expansión del globo y puede formular hipótesis sobre el origen de estos fotones.

Entonces, según tengo entendido, el CMB nos habría pasado a nosotros y a la mayor parte de la materia del universo hace mucho tiempo, por lo que no deberíamos poder detectarlo.

Espero que el análogo anterior muestre cómo un flash puede producir fotones que seguirán existiendo y serán detectables en un espacio-tiempo en expansión. En cierto sentido, los fotones de CMB se mueven continuamente alrededor del universo cerrado y detectamos las propiedades de esta radiación reliquia.

El universo es en su mayor parte espacio vacío ahora. Es por eso que tenemos el desacoplamiento de la radiación alrededor de 380.000 años después del Big Bang porque para entonces la expansión redujo la densidad de energía lo suficiente como para que los fotones no encontraran suficiente materia para redispersarse o ser absorbidos.