ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5....
TRANSCRIPT
![Page 1: ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5. 24. · лекция 5 •Ионизация и рекомбинация плазмы,](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051904/5ff54b3da8b9c830632fab6e/html5/thumbnails/1.jpg)
ВВЕДЕНИЕ В КОСМОЛОГИЮлекция 5
• Ионизация и рекомбинация плазмы, формула Саха
• Наблюдение реликтового излучения• Анизотропия реликтового излучения:
• Поляризация реликтового излучения и GW
Эпоха рекомбинации (t~380 000 лет)и реликтовое излучение
эффект Силка эффект Сакса-Вульфа эффект Допплера эффект Сюняева-Зельдовича
![Page 2: ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5. 24. · лекция 5 •Ионизация и рекомбинация плазмы,](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051904/5ff54b3da8b9c830632fab6e/html5/thumbnails/2.jpg)
Формула Саха для ионизации плазмы
0.3 эВ ~ 4000 K
![Page 3: ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5. 24. · лекция 5 •Ионизация и рекомбинация плазмы,](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051904/5ff54b3da8b9c830632fab6e/html5/thumbnails/3.jpg)
Формула Саха для ионизации плазмы
реалистичныйрасчёт
![Page 4: ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5. 24. · лекция 5 •Ионизация и рекомбинация плазмы,](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051904/5ff54b3da8b9c830632fab6e/html5/thumbnails/4.jpg)
Оптическая толща и поверхность последнего рассеяния
![Page 5: ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5. 24. · лекция 5 •Ионизация и рекомбинация плазмы,](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051904/5ff54b3da8b9c830632fab6e/html5/thumbnails/5.jpg)
Реликтовое излучение: предсказание и наблюдения1940-е – Гамов (теория горячей Вселенной); Alpher & Herman – оценка T~5K
1964 – повторная оценка Дорошкевича и Новикова1965 – Dicke, Wilkinson & Roll планируют эксперимент по
обнаружению CMB (Cosmic microwave background)
1965 – Penzias & Wilson открывают CMB с температурой около 3 К в процессе настройки антенны для радиосвязи
1992 – спутник COBE (Cosmic Background Explorer) измеряет спектр и открывает анизотропию реликтового фона (~10o)
1999 – BOOMERanG (баллонный эксперимент): отснят участокнеба с высоким разрешением, найдены допплеровские пики
2003 – спутник WMAP (Wilkinson Microwave anisotropy probe) –карта всего неба с разрешением ~ 1o
2009 – спутник Planck – улучшение точности и измерение поляризации
Нобелевская премия 2006
Нобелевская премия 1978
![Page 6: ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5. 24. · лекция 5 •Ионизация и рекомбинация плазмы,](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051904/5ff54b3da8b9c830632fab6e/html5/thumbnails/6.jpg)
Реликтовое излучение: карта анизотропии
Карта распределения температуры CMB на небесной сфере,T=2.725K, T/T ~ 10–5
WMAP
![Page 7: ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5. 24. · лекция 5 •Ионизация и рекомбинация плазмы,](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051904/5ff54b3da8b9c830632fab6e/html5/thumbnails/7.jpg)
WMAP: наблюдение в 5 диапазонах
WMAP
(22–90 ГГц)
![Page 8: ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5. 24. · лекция 5 •Ионизация и рекомбинация плазмы,](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051904/5ff54b3da8b9c830632fab6e/html5/thumbnails/8.jpg)
WMAP
1.5 млн км от Земли, в точке L2 земной орбиты
![Page 9: ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5. 24. · лекция 5 •Ионизация и рекомбинация плазмы,](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051904/5ff54b3da8b9c830632fab6e/html5/thumbnails/9.jpg)
Power spectrum – спектр мощности анизотропии
l – мультипольный момент
![Page 10: ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5. 24. · лекция 5 •Ионизация и рекомбинация плазмы,](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051904/5ff54b3da8b9c830632fab6e/html5/thumbnails/10.jpg)
Power spectrum – спектр мощности анизотропии
![Page 11: ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5. 24. · лекция 5 •Ионизация и рекомбинация плазмы,](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051904/5ff54b3da8b9c830632fab6e/html5/thumbnails/11.jpg)
Эффекты, обуславливающие анизотропию CMB
• На сфере последнего рассеяния
• По пути до нас
• Движение приёмника относительно фона
эффект Силка (адиабатические флуктуации плотности барионов) Допплеровский эффект из-за наличия скоростей барионов эффект Сакса-Вульфа (гравитационное красное смещение)
эффект Сюняева-Зельдовича (комптоновское рассеяние в облаках горячего газа вокруг скоплений галактик)
Интегральный эффект Сакса-Вульфа (гравитационное красное смещение при движении в меняющемся потенциале)
дипольная компонента – скорость ~ 370 км/с
![Page 12: ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5. 24. · лекция 5 •Ионизация и рекомбинация плазмы,](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051904/5ff54b3da8b9c830632fab6e/html5/thumbnails/12.jpg)
Барионные акустические колебания
Акустические колебания в плазме приводят к появлению неоднородности плотности и наличию скоростей вдоль луча зрения.
Масштаб неоднородностей ~ размер горизонта на момент рекомбинации
Неоднородность плотности неоднородность температуры излучения;скорость вдоль луча зрения допплеровский сдвиг температуры
Угловой размер неоднородностей:
bar , v = vbar
Затухание Силка (диффузия фотонов)на масштабах меньше ~ (Thomson dHorizon)1/2 l >103 )
![Page 13: ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5. 24. · лекция 5 •Ионизация и рекомбинация плазмы,](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051904/5ff54b3da8b9c830632fab6e/html5/thumbnails/13.jpg)
Sachs-Wolfe и Integrated Sachs-Wolfe
интегрированный:
Движение в переменном гравитационном потенциале(после рекомбинации)
Уменьшение за счёт ускоренного расширения (тёмной энергии)
рекомбинация
отражает неоднородности грав.потенциала на поверхностипоследнего рассеяния
![Page 14: ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5. 24. · лекция 5 •Ионизация и рекомбинация плазмы,](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051904/5ff54b3da8b9c830632fab6e/html5/thumbnails/14.jpg)
Эффект Сюняева-Зельдовича (Комптоновское рассеяние)
Обратное комптоновское рассеяниена горячих электронах (T~5 КэВ)в газе в скоплениях галактик
![Page 15: ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5. 24. · лекция 5 •Ионизация и рекомбинация плазмы,](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051904/5ff54b3da8b9c830632fab6e/html5/thumbnails/15.jpg)
Космологические параметры из наблюдений CMB
m, b, , tot
1 пик: tot и 2 пик: bar3 пик: dark matter……
![Page 16: ВВЕДЕНИЕВКОСМОЛОГИЮ лекция 5eugvas/cosmology/lecture5.pdf · 2013. 5. 24. · лекция 5 •Ионизация и рекомбинация плазмы,](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051904/5ff54b3da8b9c830632fab6e/html5/thumbnails/16.jpg)
Поляризация CMB
Гравитационные волны (тензорная мода): T/S < 0.2Инфляция и ранняя Вселенная…