望遠鏡なしの天文学-混雑した1ナノ秒

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ビッグバン後の最初の3分間に一度本を手に取って、宇宙のそれらの初期の瞬間について観察と理論が提供できる詳細のレベルに驚かされる方法を覚えておいてください。最近の焦点は、1×10の間で何が起こったかにさらに焦点を当てています-36 そして1×10-32 宇宙マイクロ波背景のより詳細な観察と理論を結び付けようとするときの最初の2番目の。

ビッグバンから約38万年後、初期の宇宙は涼しくなり、光が妨げられずに移動するのに十分なほど拡散しました。これは、「最後の散乱の表面」に関する情報を伴って進みました。この以前は、光子は以前の宇宙の高温高密度プラズマによって継続的に吸収および再放出(つまり散乱)されていたため、光線としてどこにも行きませんでした。

しかし、突然、電子が原子核と結合して最初の原子を形成するのに十分なほど冷却されたとき、宇宙ははるかに混雑しなくなりました。したがって、この最初の光バーストには、宇宙が放射線に対して突然透明になったため、その非常に特異な瞬間に放出された光子が含まれていました。

さらに13.6億ビット年にわたる宇宙の拡大により、これらの光子の多くはおそらくかなり前に何かに衝突しましたが、まだ強力なガンマ線であったかもしれない特徴的なエネルギーバーストで空を満たすためにまだ残っていますしかし、今は電子レンジに拡張されています。それにもかかわらず、同じ「最後の散乱の表面」情報がまだ含まれています。

観察結果から、あるレベルでは、宇宙マイクロ波背景は著しく等方性であることがわかります。これは宇宙インフレーション理論につながりました、そこで我々はおよそ1×10で微視的宇宙の非常に初期の指数関数的膨張があったと思います-36 最初の1秒–すべてが均等に広がって見える理由を説明します。

ただし、宇宙マイクロ波背景(CMB)をよく見ると、Wilkinson Microwave Anisotropy Probe(WMAP)という適切な名前が付けられたデータで示されているように、わずかなしこり(異方性)が見られます。

本当に、CMBについて最も注目すべきことは、その大規模な等方性であり、いくつかの細粒異方性を見つけることは、おそらくそれほど驚くべきことではありません。しかしながら、それはデータであり、それは理論家に初期宇宙の内容についての数学モデルを構築するための何かを与えます。

一部の理論家は、CMBの四重極モーメント異常について話します。四重極のアイデアは、本質的には球形のボリューム内のエネルギー密度分布の表現であり、光を上下または前後に散乱させる可能性があります(または4つの「極」方向からの変化)。最後の散乱の表面からのある程度の可変偏向は、初期宇宙を表す球形ボリュームの異方性を示唆します。

たとえば、ミニブラックホール(MBH)で埋められたとしましょう。 Scardigli et al(以下を参照)は、1×10での宇宙膨張の直前の3つのシナリオを数学的に調査しました-36 秒:1)小さな原始宇宙はMBHのコレクションでいっぱいでした。 2)同じMBHがすぐに蒸発し、ホーキング放射の複数の点線源が作成されます。または3)従来の理論によれば、MBHはありませんでした。

彼らが数学を実行したとき、シナリオ1は異常な四重極異方性のWMAP観測に最もよく適合します。それで、ねえ–なぜでしょうか?ミニブラックホールで満たされた小さな原始宇宙。これは、より高い解像度のCMBデータがPlanckまたは他の将来のミッションから来るときをテストする別のオプションです。その間、それは天文学の作家が物語を切望するための資料です。

参考文献: スカルディグリ、F。、グルーバー、C。 and Chen(2010)初期宇宙のブラックホールの残党。

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