위에서 논의 된 작은 변동 (100,000 분의 1)을 제외하고 관찰 된 우주 마이크로파 배경 복사는 높은 수준의 등방성을 나타냅니다. , 포괄적 인 이론에 대한 만족도와 어려움을 모두 제시하는 0 차 사실. 한편으로는 대부분의 우주 모델에 공통적 인 동질성과 등방성 가정에 대한 강력한 정당성을 제공합니다. 반면에 이러한 균질성과 등방성은 “빛-수평”문제로 인해 설명하기 어렵습니다. 우주 마이크로파 배경의 맥락에서 문제는 다음과 같이 표현할 수 있습니다. 이 복사의 궁극적 인 소스 (고온 플라즈마)가 무엇이든간에, 플라즈마에 의해 방출 된 이후 빛의 속도로 이동하는 광자는 이제 지구에 도달 할 시간 밖에 없었습니다. 하늘의 한 쪽은 다른 쪽의 문제와 “통신”할 시간이 없었을 것입니다 (서로의 밝은 수평선 너머에 있음). 어떻게 가능합니까 (오른쪽 나머지 프레임의 관찰자에 대해) 그들은 100,000 분의 1에 가까운 정밀도로 같은 온도를 가지고 있다는 것을 “알고”? 우주 마이크로파 배경의 높은 각도 등방성을 설명하는 것은 무엇입니까?

“인플레이션”이라는 메커니즘은 매력적인 방법을 제공합니다. 이 딜레마에서 . 기본 아이디어는 고 에너지에서 물질이 고전적 수단보다 분야에 의해 더 잘 설명된다는 것입니다. 에너지 밀도 (및 따라서 질량 밀도)에 대한 장의 기여도와 진공 상태의 압력은 오늘날이더라도 과거에는 0 일 필요가 없습니다. 초 통일 (플랑크 시대, 10 ~ 43 초) 또는 대 통일 (GUT 시대, 10 ~ 35 초) 기간 동안이 분야의 최저 에너지 상태는 질량이 결합 된 ‘거짓 진공’에 해당했을 수 있습니다. 중력에 의해 큰 반발력을 유발하는 밀도와 음압. 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 맥락에서 거짓 진공은 대안 적으로 오늘날 가능한 것보다 약 10100 배 더 큰 우주 상수에 기여하는 것으로 생각할 수 있습니다. 힘은 우주를 기하 급수적으로 팽창시켜 10 ~ 43 초 또는 10 ~ 35 초에 한 번씩 크기를 약 두 배로 늘립니다. 최소 85 배가 된 후 1032 또는 1028K에서 시작된 온도는 절대 값에 가까운 매우 낮은 값으로 떨어질 것입니다. 0.

인플레이션은 관측 가능한 전체 우주의 물질과 복사가 양호한 열 접촉 상태에 있었기 때문에 우주 마이크로파 배경의 전반적인 등방성을 이해하는 메커니즘을 제공합니다 (w 그것은 인플레이션 이전에 우주 사건의 지평선)과 동일한 열역학적 특성을 얻었습니다. 급속한 인플레이션은 개별 이벤트 범위 밖에서 다른 부분을 가져 왔습니다. 인플레이션이 끝나고 우주가 재가열되고 정상 팽창을 재개했을 때, 이러한 다른 부분이 자연스러운 시간 흐름을 통해 우리 지평선에 다시 나타났습니다. 관측 된 우주 마이크로파 배경의 등방성을 통해 여전히 동일한 온도를 갖는 것으로 추정됩니다.

측정 된 복사 온도가 2.735K 인 경우, 우주 마이크로파 배경의 에너지 밀도는 우주 일반 물질의 평균 나머지 에너지 밀도보다 약 1,000 배 더 작은 것으로 나타났습니다. 따라서 현재 우주는 물질이 지배합니다. 적색 편이 z로 거슬러 올라가면 입자와 광자의 평균 수 밀도는 모두 같은 계수 (1 + z) 3만큼 더 컸습니다. 우주는이 계수에 의해 더 압축되었고이 두 수의 비율은 109 개의 광자마다 약 하나의 수소 핵 또는 양성자의 현재 값을 유지했습니다. 그러나 각 광자의 파장은 지금보다 과거에 1 + z만큼 짧았습니다. 따라서 방사선의 에너지 밀도는 물질의 나머지 에너지 밀도보다 1 + z의 1 배 더 빠르게 증가합니다. 따라서 복사 에너지 밀도는 약 1,000의 적색 편이에서 일반 물질의 에너지 밀도에 필적 할 수 있습니다. 10,000보다 큰 적색 편이에서 방사선은 우주의 암흑 물질까지도 지배했을 것입니다. 이 두 값 사이에서 약 1,090의 적색 편이에서 수소가 재결합 될 때 방사선은 물질에서 분리되었을 것입니다.4,000 K 이상의 온도에서 우주 플라즈마는 재결합 전에 본질적으로 불투명하기 때문에 이보다 큰 적색 편이를 관찰하기 위해 광자를 사용하는 것은 불가능합니다. 1,090의 적색 편이에서 나온이 광자는 우주 마이크로파 배경을 형성합니다.

Frank H. Shu