Var har fotonerna i den kosmiska bakgrundsstrålningen sitt ursprung?

Det är en bra fråga med ett överraskande enkelt svar.

Kosmisk mikrovågsugnbakgrund (CMB) fotoner är inget annat än värmestrålning.

Sätt på ett gammaldags glödlampa (sett nedan) och ljuset du ser att det beror på ett glödtråd som värms upp till tusentals grader. Atomerna i glödtråden "jigglar" snabbt och åstadkommer dipol-svängning, vilket resulterar i elektrodynamisk alstring och i slutändan orsakar fotoner att slumpmässigt släppas ut i alla riktningar.

Värmestrålningen avger fotoner med frekvenser i en mycket specifik fördelning, som endast bestäms av temperaturen. Det heter bakkroppsstrålning och diagrammet nedan visar några exempel på spektralkurvor.

Låt oss nu komma tillbaka till CMB. Vi vet nu att ljuskällan vi ser är från den glödande glödande väte- och heliumgas, bildad strax efter Big Bang. Specifikt, cirka 379,000 XNUMX år efter Big Bang, kyldes denna gas tillräckligt för att sluta joniseras (vilket är ogenomskinligt) och bli mestadels neutral gas (som är transparent). Denna period kallas rekombination och det är vid denna tidpunkt som fotonerna för första gången kunde "frigöras" i rymden. Det här är fotonerna vi ser idag.

Men du kanske undrar, om strålningen började bli glödhet, varför är CMB idag i mikrovågsområdet istället för det optiska? Svaret är att universum sedan rekombinationstiden expanderade ungefär en faktor 1100. Denna expansion sträckte också ut CMB-våglängden, från den ursprungliga toppvåglängden på mindre än en mikron, till den aktuella CMB-toppvåglängden på 1.063 mm. CMB-strålningen har fortfarande ett svartkroppsspektrum, men nu är det som om dess källa bara har en temperatur på 2.7 K.

Lämna en kommentar