26.01.2017

Температура в Космосі за Еддінгтоном

Originalhttp://www.astro.ucla.edu/~wright/Eddington-T0.html

Артур Стенлі Еддінгтон, в останньому розділі своєї книги 1926 р. Внутрішня будова зірок, говорить про дифузійної матерії в космосі. На першій сторінці цієї глави, Еддінгтон обчислює ефективну температуру 3.18 K, але це не має нічого спільного з 2.725 K чорнотілим спектром космічного мікрохвильового фону (CMB). Ось цитата з того, що насправді сказав Еддінгтон:

Загальне світло, яку ми здобули від зірок оцінюється як еквівалент близько 1000 зірок першої величини. […] Ми повинні спочатку обчислити щільність енергії цього випромінювання. […] Відповідно сумарне випромінювання зірок має щільність енергії […] E = 7.67 10-13 ерг/см3. Відповідно до формули E = a T4 ефективна температура, що відповідає цій щільності, є 3.18o абсолютна. […] Випромінювання в міжзоряному просторі приблизно так само далека від термодинамічної рівноваги, як можна собі уявити, і, хоча його щільність відповідає 3.18o вона знаходиться в високочастотних складових значно багатшими, ніж рівноважне випромінювання тієї температури.

Еддінгтон потім визначає модель для спектра його оцінки для міжзоряного поля випромінювання, яке нанесені синім кольором на малюнку нижче.

graph of nu*J_\nu vs wavelength

Цілком очевидно, що модель Еддінгтона підходить оптичні дані, але Еддінгтон не передбачав ні реліктове випромінювання (червона крива) або міжзоряне пил (ISD, зелена крива). Насправді, модель Еддінгтона є фактором більш ніж 700 мільйонів разів занадто малий на 2,64 мм довжини хвилі переходу CN [вертикальна лінія зліва на графіку], де було вироблено вимір 2,3 до 1941 року. На жаль, це вимірювання за допомогою Маккеллара неправильно інтерпретовані, і СРК не була виявлена до 1965 року.

Найближчим рівність щільності енергії зоряного світла (синя крива Еддінгтона) і реліктового випромінювання є просто збіг. Поле випромінювання світла зірок зосереджено в галактиках, як Чумацький Шлях, який тільки займають одну частину на мільйон за обсягом Всесвіту, в той час як CMB заповнює весь Всесвіт. На наведеній нижче схемі показані три галактики і фотони вони випромінюють кольорове маркування червоного, зеленого і синього кольорів.

Типова лінія видимості для спостереження за CMB показаний чорним кольором вище. Майже всі лінії прямої видимості випромінювання через зоряного світла дуже мала, як показано в положенні В. Але поле випромінювання обговорювалося Еддінгтоном знаходиться в межах нашої Галактики, як показано в положенні А. Це дуже незвичайне положення з набагато вище, поле випромінювання, ніж типове місце. Таким чином, 3,18 K ефективна температура міжзоряного поля випромінювання не більше безпосереднє відношення до CMB, ніж 300 K ефективної температури міжпланетного простору поблизу Землі. Якщо сонячна система були непрозорими на міліметрових хвилях CMB, ми б побачили 300 K чорного тіла з; і якщо Чумацький Шлях були непрозорі для хвиль мм ми б побачили 3,18 K чорного тіла; але ні Сонячної системи, ні Чумацький Шлях є непрозорим. Ми дійсно бачили джерела з на великі відстані на міліметрових хвилях, так що ми знаємо, що Всесвіт не є непрозорим, поки ми не повернемося до високих температур і високої щільності, які існували незабаром після Великого вибуху.

Щільність випромінювання в положенні B буде мати відношення до CMB якби частинки пилу, які можуть поглинати це випромінювання і, якщо ці частинки пилу були в змозі ефективно випромінювати на міліметрових хвилях CMB. Ми можемо оцінити випромінювання на B від нашого місця розташування в точці А, якщо ми ретельно вичитати все “червоні” фотони, щоб визначити космічне інфрачервоне [і оптичний] фонове випромінювання (CIBR). Проте,

• CIBR набагато менше, ніж CMB, так що не вистачає енергії.
Ми бачимо галактики на великій відстані в інфрачервоному, так що не вистачає частинки пилу вбирати і переизлучать CIBR.
Зерна пилу в Чумацькому Шляху не випромінюють ефективно на міліметрових хвилях.

Таким чином, ефективна температура міжзоряного випромінювання в Чумацькому Шляху не має ніякого значення в космології і Еддінгтон не зробив жодної згадки про нього в своїй книзі 1933 року, Розширення всесвіту. У цій книзі обговорюється космологічна модель Еддінгтона, яка починається як статичної моделі Ейнштейна, в якій відразлива космологічна стала просто врівноважує гравітаційне тяжіння за рахунок матерії. Але Еддінгтон показав, що ця рівновага було нестабільним, і модель Ейнштейна буде або згорнути або почати нескінченне розширення. Оскільки Всесвіт спостерігалася, розширюється, Еддінгтон припустив, що спочатку статичної Всесвіту випав з рівноваги в напрямку розширення.

© 2000-2006 Едвард Л. Райт. Востаннє змінено 23 жовтня 2006 року

About The Author

admin

Comments are closed.