¿Cómo calculan los científicos la distancia entre nosotros y la radiación de fondo del cosmos?

Answer 1

Conocemos la física del plasma, que está a 3000 Kelvins cuando se vuelve transparente a la radiación de fondo cósmico de microondas debido a la ‘ recombinación ‘ a medida que el gas se vuelve neutral.

Y la temperatura actual es de solo 2.73 Kelvins , por lo que el desplazamiento al rojo es 1 + z = 1100, igual a la relación de las temperaturas.

Dados los parámetros cosmológicos, incluido el parámetro Hubble, podemos determinar que el universo en el momento de la emisión del fondo cósmico de microondas tenía una edad de 380,000 años solamente.

Para nuestra cosmología, la distancia adecuada, teniendo en cuenta la expansión, es de alrededor de 45 mil millones de años luz, pero hay que tener cuidado en la interpretación. El gas que emitió el fondo cósmico de microondas ahora probablemente ha formado galaxias y estrellas, y la distancia a donde están ahora, o donde está el gas ahora, es a lo que corresponde la distancia adecuada.

Es como si tu amigo te acabara de dejar hace una hora y sabes lo rápido que conduce, y hacia dónde se dirigía, tienes una idea razonable de dónde se encuentra actualmente (suponiendo que no haya paradas para visitar a las viejas novias).

Answer 2

Trigonometría. El horizonte acústico angular del sonido [math] \ theta_s [/ math] se conoce por los picos y valles en el espectro de potencia, que hemos medido con gran precisión:

El horizonte acústico físico del sonido [matemático] r_s [/ matemático] es la distancia que una onda de sonido puede viajar desde el principio del tiempo hasta que los fotones se desacoplan (que es el momento [matemático] t ^ * [/ matemático] cuando los átomos de hidrógeno se convierten desionizada):

[math] r_s = \ int_0 ^ {t ^ *} c_s dt = \ int_0 ^ {a ^ *} \ frac {c_s} {aH (a)} da [/ math]

Como la presión está en un fluido fotónico, la velocidad del sonido es aproximadamente [matemática] c_s = \ frac {c} {\ sqrt {3}} [/ matemática], donde c es la velocidad de la luz. Las incógnitas restantes son la función [matemáticas] H (a) [/ matemáticas] y [matemáticas] a ^ * [/ matemáticas]. El primero lo calculamos a partir de las fracciones relativas de los tipos de densidad de energía en el universo: en el modelo estándar es

[matemáticas] H = H _ {\ rm hoy} \ sqrt {\ Omega _ {\ rm Energía oscura} + \ Omega _ {\ rm no relativista} a ^ {- 3} + \ Omega _ {\ rm relativista} a ^ {- 4} } [/matemáticas]

donde los [math] \ Omega [/ math] se refieren a la proporción de tipos de energía en el universo actual:

y [math] H _ {\ rm today} [/ math] puede determinarse a través de la ecuación a partir de una estimación de la tasa en cualquier época.

El segundo lo obtenemos de la energía de unión de un átomo de hidrógeno; [matemáticas] E = 13,6 [/ matemáticas] eV. Podemos relacionar eso con la temperatura a la que el hidrógeno es dionizado por la ecuación de Saha (ver ¿Cómo se deriva la ecuación de Saha?), Que da una temperatura de [matemática] T ^ * \ simeq 3500 [/ matemática] K. Como sabemos que [matemáticas] \ frac {T_1} {T_2} = \ frac {a_2} {a_1} [/ matemáticas], y sabemos que [matemáticas] T_1 = 2.7 [/ matemáticas] K hoy ([matemáticas] a_1 = 1 [/ math], eso nos dice que [math] a ^ * \ simeq 2.7 / 3500 [/ math]. Al conectar todo, obtenemos [math] r_s \ simeq 150 [/ math] Mpc y definimos la distancia [matemática] d_s [/ matemática] al CMB como la distancia a la época de desacoplamiento [matemática] t ^ * [/ matemática] como

[matemáticas] d_s = \ frac {r_s} {\ tan \ theta_s} \ simeq \ frac {r_s} {\ theta_s} [/ math].

Answer 3

El CBR impregna todo el espacio. No hay ‘distancia’ para eso.