Может ли реликтовое излучение быть смещенным в красную область светом звезд? Нет!

Реликтовое излучение настолько точно соответствует излучению абсолютно черного тела, что оно не может быть излучением звезд. Причина этого состоит в том, что звезды лишь в первом приближении прекрасные абсолютно черные тела, а обычные линии поглощения и краевая фотолюминисценция делают их ужасными абсолтно черными телами. Чтобы звезда могла излучать, она должна обладать температурным градиентом в своих внешних слоях, как показано ниже:


Из-за такого темературного градиента, свет, который мы наблюдаем, является смесью излучений горячих нижних словев (синих) и более холодных внешних слоев (красных). При смешивании чернотельных излучений с такими температурами, результирующая фиолетовая кривая близка к, но не тождественна чернотельной кривой (показанной черным). Разумеется, настоящая звезда имеет линии, как показано на спектре звезды класса G2-V (солнцеподобной) зеленым цветом. Поэтому сиреневая кривая является некой идеализацией звезды, в котрой поглощение излучения не зависит от частоты. Для того, чтобы показать, насколько плохо эта сиреневая кривая соответствует даным прибора FIRAS по спектру реликтового излучения, на приведенном ниже рисунке изображена лишь разница между сиреневой кривой и чернотельным излучением, вместе с точками, сответствующими данным FIRAS.


Ошибки измерения умножены на 20, чтобы они были видны, а сиреневая кривая обходит эти увеличенные отрезки ошибок со значительным превышением. Фактически, сиреневая кривая может быть очень хорошо аппроксимирована таким видом искажения спектра, как комптонизация излучения или искажние Сюняева-Зельдовича с параметром y = 0.0062. Действительное искажение, согласующееся с данными прибора FIRAS составляет y = -0.000001 +/- 0.000006, таким образом, даже идеализированная звезда без линий поглощения в спектре в 1000 раз более "не-чернотельная" по сравнению с наблюдениями реликтового фона.

Легко подобрать звезды, видимые при различных красных смещениях, что способно сгладить линии поглощения, однако эти звезды будут видны как черные тела различной температуры а именно смешивание различных видимых температур вызывает отклонение сиреневой кривой. Поэтому от дальнейшего смешивания станет только хуже.

Пунктирная серая кривая на рисунке показывает, насколько можно улучшить соответствие подбирая излучающую способность или покрытие неба звездами. Обычно злучающя способность равна 1-R, где R это отражающая способность, и, таким образом, излучающая способность обычно должна быть менее 1. Однако ижлучающая способность наилучшей аппроксимации равна 1.09. Поэтому такая подгонка не будет соответствовать физике, если красное смещение вызвано усталым светом. В этом случае видимая изулчающя способность равна (1+z)3 >> 1, и снизить эту величину до видимой излучающей способности в 1.09 можно лишь частично покрыв небо звездами. При этом требуется некая тонкая настройка, поскольку для типичной температуры поверхности звезд в 4000 K требуется красное смещение в 1+z = 1466, чтобы получить видимую излучающую способность в 3,150,662,696, которую нужно занизить поурыием неба звездами в 0.00000000034511 в этой модели. Однако величина ошибок по отношению к аппроксимации реликтового излучения все еще остается в 300 раз больше, чем дозволяют данные FIRAS, поэтому даная модель также может быть отвергнута.

Каким образом Большой взрыв создает почти совершенное чернотельное реликтовое излучеие? В модели Большого взыва не существует температурного крадиента, поскольку Вселенная гомогенна. Хотя температура изменяется со временем, это изменение в точности погашается красным смещением, поэтому видимая температура излучения с красным смещением z дается уравнением T(z)/(1+z), что эквивалентно температуре реликтового излучения To для всех красных смещений, вносящих вклад в реликтовое излучение.

ЧаВО | Учебник : Часть 1 | Часть 2 | Часть 3 | Часть 4 | Возраст | Расстояния | Литература | Теория относительности

(c) Edward L. Wright

Последняя редакция 14 января 1997г
..:: Перевел с английского В.Г. Мисовец