Космология

Друзья, очень глупый вопрос. Как известно радиус космологического горизонта на сегодня 46.5 млрд световых лет, при этом возраст Вселенной ориентировочно 13,73 млрд лет.

1. Правильно ли я понимаю, что если бы мы зарегистрировали фотон, пришедший к нам с границы космологического горизонта (хоть у него и было бы бесконечное красное смещение), то этот фотон шел бы до нас намного меньше чем 13,73 млрд лет, т.е. он был бы испущен намного после момента Большого взрыва? С какого расстояния (не путь, пройденный светом, а текущее расстояние то области, откуда было совершено испускание фотона) испускается реликтовое излучение?
2. Если космологический горизонт постепенно увеличивается, делая недоступными все бОльшее число объектов, то какова эволюция этого процесса в прошлом? Были ли моменты, когда вся Вселенная была пределах горизонта событий или отдельные ее области всегда были разделенными? Какая доля Вселенной в настоящий момент доступна для наблюдения?

Интересны, в первую очередь. результаты, которые дает стандартная космологическая модель ΛCDM.

1) Тут все в кучу смешано. Реликтовое излучение «одновременно испускалось везде во вселенной» Оно образовалось во время перехода первоначальной высокотемпературной плазмы в состояние газа нейтральных частиц —- атомов водорода. Область космоса, в которой образовалось реликтовое
излучение, называют поверхностью последнего рассеяния. Она окружает нас со всех сторон и может быть представлена в виде сферы, на что
указывает высокая степень однородности реликтового излучения. Т.е. по факту реликтовое излучение испустилось «отовсюду». Дальше, добавим к этому расширяющуюся вселенную и инфляционную модель и получается что говорить надо не о расстоянии-пути, а об интервале.

Я это понимаю. Момент, когда Вселенная стала прозрачной для света, т.е формирование поверхности последнего рассеяния это где-то 300 000 лет спустя большого взрыва. Собственно мой вопрос заключается в том, с какого максимального расстояния мы теоретически можем фиксировать фотоны реликтового излучения в настоящий момент. Я так понимаю, что это расстояние должно быть меньше расстояния до космологического горизонта. Мой вопрос — насколько меньше.

И по второму вопросу тоже :)

Можно, пожалуйста, подробнее про «добавим к этому расширяющуюся вселенную и инфляционную модель», потому что именно об этом и спрашиваю, спасибо.

Если я правильно понял ваш вопрос, то от объекта на космологическом горизонте-малая величина (но тут наверное может быть интересный парадокс, если величина бесконечно малая). У вас вселенная расширяется следом за ней и сам горизонт уходит «вдаль».

Инфляционная модель говорит о том что вселенная не просто расширяется а делает это ускоренно. Одна из гипотез гласит что в какой-то момент времени «Если ускоряющееся расширение Вселенной будет продолжаться бесконечно, то в результате галактики за пределами нашего Сверхскопления галактик рано или поздно выйдут за горизонт событий, их относительная скорость превысит скорость света, и мы всегда будем видеть их прошлое до момента ухода за горизонт со всё возрастающим красным смещением. Это не является нарушением специальной теории относительности и уже произошло с достаточно далёкими галактиками.»

Не понял Вас. Смотрите, давайте я попробую вопрос точнее сформулировать.


Космологический горизонт на текущий момент — это 46,5 млрд св.лет — это максимальное с учетом расширения пространства расстояние, с которого мы в теории можем зафиксировать свет сегодня, т.к. он будет идти до нас время, равное возрасту Вселенной — это 13,73 млрд лет (правда при этом будет испытывать бесконечное красное смещение). Верно?

Тем не менее после Большого взрыва Вселенная еще 0,38 млн лет состояла из высокотемпературной плазмы, которая не была прозрачна для светового излучения. 0,38 млн лет после Большого взрыва у нас произошла рекомбинация электронов и ионов и появилась поверхность последнего рассеяния в виде, удаляющейся по расширяющему пространству со скоростью света сферы вокруг нас. Далее нее мы ничего информативного увидеть не можем.

Вопрос: Каков радиус сферы поверхности последнего рассеяния на текущий момент? (вероятно несколько меньше космологического горизонта, верно?).

Теперь далее.
Вселенная расширяется ускоренно и внутри как космологичекого горизонта, так и внутри сферы последнего рассеяния есть область пространства (кстати неидеально сферическая из-за собственных скоростей объектов по пространству), в которую мы можем поместить все объекты, которые удаляются от нас со скоростью меньше чем скорость света. От этих объектов мы еще можем получить свет в каком-то определенном будущем, если они испустят его «на настоящий момент времени» (имеется в виду земного времени или при их возрасте, равном 13,73 млрд лет после большого взрыва, т.к. не бывает одновременности в разных СО). Здесь тоже вроде как все понятно.

Вопрос: Каков порядок среднего расстояния до объектов, которые начинают удалятся от нас со скоростью света, т.е объектов, на которые мы еще можем повлиять? (Я предполагаю, что это расстояние меньше 46,5 млрд св.лет и меньше радиуса поверхности последнего рассеяния).

Теперь по второму пункту, попробую более понятно сформулировать, что конкретно интересует.

1. Правильно ли я понимаю, что раз существуют объекты во Вселенной, свет от которых до нас еще не дошел, то эти объекты еще не имели возможности как-либо провзаимодействовать с нами (ну и, например, друг с другом) с момента Большого взрыва?
Если же все объекты во Вселенной взаимодействовали когда-то в начале, то когда они перестали взаимодействовать? У нас имеются объекты, которые еще не успели на нас повлиять, которые находятся намного дальше, чем объекты, которые уже не могут на нас повлиять?

2. Каков на настоящий момент времени предполагаемый радиус воображаемой сферы, с поверхности которой мы в теории сможем получить световое излучение в бесконечном будущем с учетом ускоренного расширения Вселенной, т.е. как далеко сейчас объекты которые еще когда-либо смогут на нас повлиять? (я предполагаю, что эта сфера больше поверхности последнего рассеяния и больше текущего космологического горизонта ИЛИ равна космологическому горизонту).

Буду признателен, если посоветуете статьи или учебники, где можно разобраться с этим :)

По моему мы друг-друга отчаянно запутываем. Смотрите.

«1. Правильно ли я понимаю, что раз существуют объекты во Вселенной, свет от которых до нас еще не дошел, то эти объекты еще не имели возможности как-либо провзаимодействовать с нами (ну и, например, друг с другом) с момента Большого взрыва?» Нет и да. Например «кротовые дыры» получаются как решение уравнений Эйнштейна и в теории эта фантастика может иметь место быть. Можно накидать ещё кучу вариантов как это возможно, или например не возможно..



Космологический горизонт — это расстояние до самых удаленных объектов, от которых мы, так или иначе, получаем информацию. Возьмем гравитационную волну — она удобнее света.. С момента большого взрыва движется и каждая точка пространства через которую она проходит добавляет ей скорость. (её мы
можем определить по закону Хаббла — V=H(t) * R ). В итоге скорость гравитационной волны будет больше С. Но тут нюанс, пролетая скажем мимо планеты она движется со скоростью С, а относительно нас — неподвижных наблюдателей на планете >C. Уравнения ОТО в применении к масштабам вселенной решаются по своему пространство Минковского только для локальной области наблюдателя. Дальше, на пальцах, это выглядит так. Рассмотрим пространство как множество неподвижных пылинок с неизменными координатами (привет скалярное поле). Дальше у вас происходит расширение пространства и увеличение масштабного фактора со временем. Все расстояния увеличиваются пропорционально.
Расстояние, которое пройдет волна с большого взрыва зависит от масштабного фактора a(t). Его можно определить — и вычисляется (решение ур-й ОТО) по простой формуле

Rгор. ~ b*С*t где t — возраст вселенной, b > 1 – постоянная в пределах одного временного периода Вселенной. Вид функции a(t) изменяется со временем. Первые ~ 100000 лет функция имеет вид — a(t) ~ t (1/2) Н(t)~1/2t Rгор. = 2*C*t и у вас происходит замедление вселенной, далее функция меняется на — a(t) ~ t (2/3) H(t)~2/3t Rгор. = 3*C*t замедление становится уже слабее. Сейчас у вас Rгор. ~ 3,6*C*t . В


За первую секунду после большого взрыва наша волна прошла расстояние в 2 св. сек , а размеры вселенной увеличится в 10^18, сама вселенная расширяется со скоростью ~10000C. Через 380000 лет волна прошла 3*С*t ~ 1млн.с.л. размер вселенной ~ 40млн.с.л. Кажется, это вас и интересовало. Ещё один нмоментуже тогда примерно 60000 областей не связаны друг с другом. К текущему моменту времени гравитационная волна достигла края вселенной который успел улететь на ~ 49млр.с.л
.


Не знаю насколько мне удалось ответить на ваш вопрос, насколько запутать, почитать для начала стоит «Сверхсветовое разбегание галактик и горизонты Вселенной: путаница в тонкостях» Попова, потом можно это «Учебник космологии Неда Райта (Ned Wright)»