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Die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung

Themen zur Kosmologie, Urknall, inflationärer Kosmologie, Expansion, Entwicklung und Zukunft des Universums
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seeker
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Die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung

Beitrag von seeker » 6. Mai 2020, 12:09

Wir kommen hier aus folgendem Thread:

Zweifel an kosmischer Isotropie
viewtopic.php?f=79&t=4319

Der CMB (cosmic microwave background) erscheint uns sehr aber nicht ganz homogen-isotrop. Er stellt außerdem derzeit für uns die Grenze des beobachtbaren Universums dar.
Daraus kann man schließen, dass mindestens das beobachtbare Universum (auf eben dieser Skala) ungefähr isotrop-homogen ist.
Außerdem ist der CMB ein starkes Indiz, das das Urknallmodell stützt.

https://de.wikipedia.org/wiki/Hintergrundstrahlung

Ich führe an dieser Stelle die Diskussion zum CMB aus dem anderen Thread fort:
Diese Überlegungen spielen für den Sachs-Wolfe Effekt keine Rolle.

Wikipedia
Der nicht-integrierte Sachs-Wolfe-Effekt rührt daher, dass zum Zeitpunkt der Entkopplung der Photonen von der Materie im Universum an einigen Stellen Gebiete existierten, deren Gravitationspotential vom isotropen Hintergrund abwich. Aufgrund dieser Potentialunterschiede erfahren die Photonen, die von einem Gebiet mit höherem/niedrigeren Gravitationspotential stammen, eine relative gravitative Rot-/Blauverschiebung.

Das ist alles. Zu beachten ist lediglich, daß das Gravitationspotential Richtung Zentrum abnimmt (Energiegewinn beim Eintritt), weshalb die Vorstellung des Potentialtrichters (die Delle im Gummituch) nützlich ist.
Das ist klar, und dem stimme ich auch zu und das habe ich auch schon angeführt.
Aber alles ist das nicht (wenngleich das sicher der bedeutendste Effekt ist), es gibt offensichtlich weitere Effekte, die beeinflussen, was wir sehen, zusätzliche Rot- und Blauverschiebungen, u.v.m.
Als weiteres Beispiel können wir in aller Regel nicht ohne Weiteres davon ausgehen, dass CMB-Strahlung, die uns aus einem bestimmten Winkel auf der Erde erreicht, tatsächlich immer auch geradlinig aus dieser Richtung stammt.
Die Polarisation der Strahlung ist auch interessant.

Fragen:

Wie ist das eigentlich mit der Rotverschiebung?
Im Grunde ist CMB-Strahlung ja stark rotverschobene Schwarzkörperstrahlung
Wobei: Perfekte Schwarzkörperstrahlung ist es nicht, warum nicht?
Meine nächste Frage ist nun: Können Rotverschiebungen hier überhaupt die Temperaturinformation (Temperatur der Strahlungsquelle) löschen? Ich meine folgendes: Nehmen wir an, wir könnten durch unsere Modelle nicht genau sagen, wie stark die Rotverschiebung hier und heute ist, könnten wir dann dennoch genau wissen, welche Strahlungstemperatur die Strahlungsquelle hatte oder nicht?

Hintergrund:
https://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzer ... ns_law.svg

Ich kann hier ja z.B. nicht einfach aus der grünen Linie die rote machen, indem ich die Linie auseinander ziehe. Es unterschieden sich ja die gesamten Kurvenverläufe, incl. dem Ort der Maxima - oder?

Und hat die CMB-Strahlung auch einen spezifischen Strahlungsanteil? Sind da z.B. auch (rotverschobene) Wasserstofflinien drin zu finden, wenigstens im Prinzip?
Grüße
seeker


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Re: Die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung

Beitrag von Skeltek » 6. Mai 2020, 14:23

Du musst die richtige Initialtemperatur ermitteln, die entsprechende Kurve auswählen und dann in x-Richtung auseinander ziehen, während sie dann in der Höhe gestaucht wird. die Höhe wird sich aber kaum Ändern im Schaubild, da die y-Achse exponentiell ist.
Du hast Recht, daß man aus der blauen Kurve keine grüne oder ähnlich machen kann durch Zerrung. Die Kurvenform wird beim Entkoppeln von der damaligen Temperatur des Universums festgelegt. Der spätere Abfall der Temperatur ändert die Kurvenform in Nachhinein nicht.

Mich würde eher interessieren, ob man dieselbe Kurve bekommen könnte, wenn während der Expansion jeder Raumpunkt kontinuierlich dieselbe Wellenlänge abstrahlt (muss nicht jeder Punkt sein, könnten z.B. auch relativ gleichmäßig verteilte Sterne sein mit einer Durchschnittstemperatur von 3000 Kelvin). Ich hab auf meinem Whiteboard etwas mit Formeln jongliert und bekam da einen fast identischen Verlauf heraus.
2020-05-06.png
2020-05-06.png (7.63 KiB) 92 mal betrachtet
Und das Ganze völlig ohne Schwarzkörperformeln oder ähnlichem. Hab nichts anpassen oder an Stellschrauben drehen müssen. Ich hab nur geschaut, was mein eigenes Model ausspuckt. Entkoppeln zum Zeitpunkt des durchsichtig-Werdens war gar nicht notwendig um die Kurve zu kriegen.
Ich war um ehrlich zu sein selbst etwas überascht, daß Schwarzkörper-Interpretation gar nicht notwendig ist, um den Temperaturverlauf zu erhalten.
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