Evidencia ante CMB

He estado buscando en línea y en otros recursos algunas respuestas en vano. Pensé en registrarme en foros de astrofísica para encontrar la respuesta.

¿Cuál es la evidencia y los datos del período anterior al fondo cósmico de microondas (CMB) en el universo primitivo? En otras palabras, ¿es la idea de que la energía se encuentra en un punto infinitamente denso en el pasado simplemente la explicación más parsimoniosa de hacer retroceder el reloj del universo en expansión de 380.000 años a 0 (o tiempo de Planck)? ¿O hay datos recopilados y de observación del tiempo anterior al CMB para validar que algo realmente estaba ocurriendo antes de 380,000 años?

¿Se ha propuesto otro modelo que tome el CMB como punto de partida? ¿O los datos anulan buscando otro modelo aparte del Big Bang y la inflación cósmica?

Tenemos el mapa de CMB para que podamos pensar: cuál es la razón y el mecanismo de generación de CMB. Como consecuencia de las leyes que conocemos, derivamos "lo que generó el CMB" - en.wikipedia.org/wiki/Photon_epoch . Estudiar lo que había antes de CMB es estudiar en.wikipedia.org/wiki/Inflation_(cosmology) , en.wikipedia.org/wiki/Quark_epoch , ...

Respuestas (2)

¿O hay datos recopilados y de observación del tiempo anterior al CMB para validar que algo realmente estaba ocurriendo antes de 380,000 años?

El CMB en sí contiene información de lo que sucedió antes de que los fotones se desacoplaran. El modelado antes de esos 380.000 años depende de los datos del CMB.

Su alta homogeneidad (10 ^ -5 de ajuste a la curva de radiación del cuerpo negro) forzó el modelo actual del Big Bang, porque la termodinámica no se puede usar para explicarlo, debido a las diferencias de cono de luz de varias regiones del universo entonces. Por lo tanto, el modelo de inflación se incorporó al modelo estándar del Big Bang, introduciendo en el lugar de la singularidad una cuantificación efectiva de la gravedad que homogeneizó las energías disponibles dejando semillas que luego se desarrollarían en las pequeñas inhomogeneidades CMB, y los cúmulos de galaxias, etc. Este es el período de inflación.

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Entre el período de inflación y el desacoplamiento del CMB , se utiliza un modelo estándar extendido de física de partículas para describir el proceso de hadronización, etc.

La esperanza es que cuando se puedan escanear las ondas gravitacionales como se intentó con el experimento BICEP2 , se podrá sondear y verificar este modelo, o cambiarlo.

No hay un modelo físico de Más allá del modelo estándar, al que se refiere su modelo estándar extendido. BSM es un área de investigación, no un modelo de nada que sepamos más allá del modelo estándar. Para la hadronización, es principalmente QCD, dentro del SM en su mayor parte, excepto la preponderancia de la materia sobre la antimateria, mientras que no tenemos respuesta. Y también importante, las ondas gravitacionales fueron descubiertas en 2014, por la colaboración LIGO.
@BobBee Bueno, la suposición de unificación de las tres fuerzas y masas cero en ese momento para todas las partículas es una extensión del modelo estándar, no verificado en experimentos con aceleradores. (estamos en camino después de establecer el Higgs). Estaba pensando en la fina estructura dada por BICEP2. voy a editar
@BobBee Se cree que las ondas gravitacionales descubiertas por LIGO son la fusión de dos agujeros negros. ligo.caltech.edu/news/ligo20160211 ¿Los modelos cosmológicos actuales predicen ondas gravitacionales del Big Bang?
@laymanB si miras la imagen de arriba, sí, al menos desde la etapa de inflación.
Gracias @anna v, me lo perdí por completo. Una imagen vale mas que mil palabras. :)
Entonces, si pueden detectar las señales de polarización de la firma en el CMB, ¿por qué tendrían que buscar la evidencia de las ondas gravitacionales de la etapa inflacionaria? ¿Existe una explicación alternativa actual para las ondas gravitacionales y las señales de polarización además de la inflación? Gracias.
La polarización en el CMB puede ocurrir por interacciones secundarias de los fotones del CMB mientras viajan hacia la detección, razón por la cual la publicación original de BICEP2 sobre detección de ondas gravitacionales se diluyó hasta los límites por el polvo encontrado por PLANCK. Ahora están en BICEP3, tratando de separar los efectos secundarios cfa.harvard.edu/CMB/bicep3/science.html . ver esto para bicep2 arxiv.org/abs/1502.00612
@laymanB. Como dice Anna, sí. En su foto. ¿Por qué es así? Los cambios en la curvatura, que alrededor del Big Bang estaba cambiando rápidamente, causan radiación gravitatoria siempre que los cambios no sean esféricamente simétricos (es decir, un monopolo) o axialmente simétricos (dipolo). Los términos más simples dependen de las derivadas temporales del momento cuadripolar. Un ejemplo es una barra que gira alrededor de cualquier eje que no sea su eje de simetría. Como en el caso de Anna, las afirmaciones de BICEP2 no fueron válidas y están tratando de lograr una mayor precisión. No sería la detección directa de ondas g lo que proporcionaría mucha más información.

Uno de los principales pilares de la evidencia que respalda el modelo del big bang es la concordancia de las abundancias primordiales inferidas de helio y deuterio con las predicciones del modelo.

Esta nucleosíntesis primordial tuvo lugar entre aproximadamente un segundo y unos pocos minutos después del Big Bang. En el modelo estándar, las abundancias primordiales de He y D pueden explicarse mediante un único parámetro: la relación entre bariones y fotones. La misma relación de bariones a fotones se puede medir de forma independiente desde el CMB. Toda la física descrita por la nucleosíntesis primordial requiere que el universo fuera mucho más caliente y denso que en el momento de la formación del CMB. De lo contrario, no se formarían núcleos y todos los neutrones del universo se habrían desintegrado en protones. Que estas abundancias puedan predecirse simultáneamente con la misma relación temperatura-tiempo y la misma relación barión-fotón dada por el CMB es un triunfo para el modelo del big-bang.

Un punto de controversia es la abundancia de litio primordial, que puede estar fuera de lugar por un factor de dos. Esto puede ser un problema genuino, que requiere alteraciones en el modelo BB, o puede ser una falta de comprensión de la física de las estrellas viejas en las que se estima la abundancia primordial de Li (ver ¿Problema de discrepancia en el litio? ).

¿Qué elementos se cree que existieron después de que la fusión nuclear cesó en la marca de tres minutos usando la imagen de arriba de @anna v?
@laymanB Hidrógeno, helio(4), helio-3, deuterio, litio y trazas de berilio y boro.
Si la fase inflacionaria nunca tuvo lugar, ¿esperaríamos ver una proporción diferente de elementos primordiales? ¿Más elementos pesados?
@laymanB Puede haber alguna física no estándar (por ejemplo, ciertos tipos de reliquias de materia oscura) producida por la inflación que abre grados de libertad adicionales y que cambia ligeramente la mezcla de abundancia general (esta es una clase de explicación para el "problema del litio") . Pero ciertamente no hay forma de producir elementos más pesados.