Ποιό ήταν το χρώμα του Σύμπαντος όταν έγινε διαφανές;

Σύμφωνα με τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης στο αρχέγονο Σύμπαν, εξαιτίας της πολύ υψηλής θερμοκρασίας που επικρατούσε, η ακτινοβολία βρίσκονταν σε ισορροπία με την ιονισμένη ύλη του σύμπαντος. Καθώς το Σύμπαν διαστελλόταν και ψυχόταν, 380.000 χρόνια μετά την Μεγάλη Έκρηξη η ακτινοβολία αποδεσμεύθηκε από την ύλη και μέσα σε αυτή την αρχέγονη σούπα πλάσματος σχηματίστηκαν τα πρώτα άτομα. Τα φωτόνια μπορούσαν πλέον να διαδίδονται ελεύθερα και το Σύμπαν μας έγινε διαφανές. 

Ποιό ήταν το μήκος κύματος της κοσμικής ακτινοβολίας όταν τα φωτόνια έπαψαν να βρίσκονται σε ισορροπία με την ύλη; Ή να το θέσουμε πιο ποιητικά: Ποιό ήταν το χρώμα του «νυχτερινού ουρανού» όταν το Σύμπαν έγινε για πρώτη φορά διαφανές;

Μπορούμε να υπολογίσoυμε τη θερμοκρασία του σύμπαντος εκείνη την εποχή χρησιμοποιώντας την μέτρηση της θερμοκρασίας των 2,725 K που αντιστοιχεί στην κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου σήμερα (*). Έτσι, 380000 χρόνια μετά την Μεγάλη Έκρηξη όταν το σύμπαν έγινε διαφανές στην ακτινοβολία για πρώτη φορά, η θερμοκρασία του σύμπαντος ήταν 3000 Κ.

Χαρτογράφηση της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου από το δορυφόρο WMAP

Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας τον νόμο μετατόπισης του Wien βρίσκουμε ότι το μήκος κύματος «στο οποίο εκπέμπεται η περισσότερη ποσότητα ακτινοβολίας μέλανος σώματος» είναι ~970 nm, πέρα από το ορατό φάσμα. Αλλά σε ένα φάσμα μέλανος σώματος, περιέχονται και μήκη κύματος του ορατού φωτός.

Χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Wolfram Αlpha γράφοντας: «Wien’s displacement law at 3000 K» (ή χρησιμοποιώντας την εικόνα «Color of a black body from 800 K to 12200 K» ) βρίσκουμε ότι το χρώμα που θα αντιλαμβανόταν το ανθρώπινο μάτι όταν το Σύμπαν είχε θερμοκρασία 3000 Κ, είναι το πορτοκαλί:

Το Σύμπαν λοιπόν, 380000 έτη μετά την Μεγάλη Έκρηξη είχε θερμοκρασία 3000 Κ. Τότε έγινε για πρώτη φορά διαφανές στο φως και έλαμπε στο πορτοκαλί χρώμα της παραπάνω εικόνας.

(*) Με απλοποιημένα κοσμολογικά και θερμοδυναμικά επιχειρήματα μπορεί να αποδειχθεί η προσεγγιστική σχέση μεταξύ θερμοκρασίας και ηλικίας του σύμπαντος, μετά την αποδέσμευση της ακτινοβολίας από την ύλη είναι: T \sim \dfrac{c}{t^{2/3}}. Αφού προσδιορίσουμε πρώτα την σταθερά c θέτοντας τις «σημερινές» τιμές Τ=2,725 Κ και t=13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, στη συνέχεια προκύπτει ότι για t=380.000 χρόνια, η θερμοκρασία του Σύμπαντος ήταν Τ=3000 K.

διαβάστε επίσης: Το χρώμα της άπειρης θερμοκρασίας

πηγή: https://x.com/florianaigner/status/1829638716996088081



Κατηγορίες:ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ, ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ, ΣΥΜΠΑΝ

Ετικέτες: , , ,

4 replies

  1. EVAGGELOS KARAVIAS's avatar

    Αληθευει οτι την ονομασια Big bang για τη συγκεκριμενη θεωρια δεν την εμπνευστηκε ο παστορας Ζωρζ Λεμετρ που την διατυπωσε,αλλα ενας Αγγλος φυσικος ο οποιος σε μια συνεντευξη του στο ΒΒC το 1947 ειπε περιπου «It sounds like a big bang»,αρεσε στον δημοσιογραφο του καναλιου απ οτι φαινεται αρεσε και στους δημοσιογραφους των καναλιων της απεναντι οχθης του Ατλαντικου και οταν αρεσει κατι στους «μουρατους»δημοσιογραφους περναει χωρις πολλα πολλα.Σημειωτεον οτι ο εν λογω Αγγλος φυσικος που μου διαφευγει το ονομα του μεχρι το θανατο του αμφισβητουσε την θεωρια της μεγαλης εκρηξης

    • Προφανώς αναφέρεστε σε έναν από τους μεγαλύτερους αστροφυσικούς του εικοστού αιώνα, τον Fred Hoyle.
      Πράγματι ο Hoyle δεν παραδέχθηκε ποτέ την θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, όπως και ο Einstein την κβαντική θεωρία.

      Ε και;

      • Ευαγγελος Καραβιας's avatar

        Ευχαριστω για την απαντηση.Με ολο τον σεβασμο θεωρω το «Ε και;» περιττο.Δεν μπηκα στην ουσια του αρθρου απλως διατυπωσα ερωτηση αν αληθευει η πληροφορια

        • Το «Ε και;» απευθύνεται σε όσους χρησιμοποιούν ως επιχείρημα κατά της θεωρίας της Μεγάλης Έκρηξης το γεγονός ότι ο νονός της δεν την παραδέχθηκε ποτέ.

          Μια σχεδόν πλήρης μελέτη σχετικά με την ετυμολογία του ονόματος «Big Bang» βρίσκεται ΕΔΩ: https://academic.oup.com/astrogeo/article/54/2/2.28/302975

Σχολιάστε

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.