Сигнали від раннього Всесвіту
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe69.11.819Ключові слова:
рiвняння нелiнiйної дифузiї, часткова термалiзацiя фотонiв Lyα, космiчний мiкрохвильовий фонАнотація
Пропонується врахувати залежну вiд часу часткову термалiзацiю лiнiй Ly α, випромiнюваних пiд час рекомбiнацiї електронiв i протонiв у ранньому Всесвiтi, на основi аналiтично розв’язуваної моделi нелiнiйної дифузiї. Згiдно з попереднiми числовими моделями та спостереженнями за допомогою космiчного телескопу “Планк”, амплiтуда частково термалiзованої та змiщеної в бiк червоної частини спектру лiнiї Lyα надто мала, щоб її можна було побачити в космiчному мiкрохвильовому спектрi. Потрiбнi новi космiчнi апарати з бiльш чутливими спектрометрами, щоб виявити залишки лiнiй Lyα вiд рекомбiнацiї як флуктуацiї частоти в космiчному мiкрохвильовому фонi. (Розширена версiя цiєї статтi ранiше опублiкована в Scientific Reports).
Посилання
A.A. Penzias, R.W. Wilson. A measurement of excess antenna temperature at 4080 Mc/s. Astrophys. J. Lett. 142, 419 (1964).
https://doi.org/10.1086/148307
K.L. Chan, B.J.T. Jones. Distortions of the 3 K background radiation spectrum: Observational constraints on the early thermal history of the universe. Astrophys. J. 195, 1 (1975).
https://doi.org/10.1086/153299
J.C. Mather, D.J. Fixsen, R.A. Shafer, C. Mosier, D.T. Wilkinson. Calibrator design for the COBE far infrared absolute spectrophotometer (FIRAS). Astrophys. J. 512, 511 (1990).
https://doi.org/10.1086/306805
D.J. Fixsen, J.C. Mather. The spectral results of the farinfrared absolute spectrophotometer instrument on COBE. Astrophys. J. 581, 817 (2002).
https://doi.org/10.1086/344402
G.F. Smoot, C.L. Bennett, A. Kogut, E.L. Wright et al. Structure in the COBE differential microwave radiometer first-year maps. Astrophys. J. 396, L1 (1992).
https://doi.org/10.1086/186504
C.L. Bennett et al. Nine-year wilkinson microwave anisotropy probe WMAP observations: Final maps and results. Astrophys. J. Supp. 208, 20 (2013).
https://doi.org/10.1088/0067-0049/208/2/20
N. Aghanim et al. Planck 2018 results: VI. Cosmological parameters. Astron. Astrophys. 641, A6 (2020).
R. Weyman, The energy spectrum of radiation in the expanding universe. Astrophys. J. 145, 560 (1966).
https://doi.org/10.1086/148795
Y.B. Zeldovich, R.A. Sunyaev. The interaction of matter and radiation in a hot-model universe. Astrophys. J. Supp. 4, 301 (1969).
https://doi.org/10.1007/BF00661821
R.A. Sunjaev, J. Chluba. Signals from the epoch of cosmological recombination. Astron. Nachr. 330, 657 (2009).
https://doi.org/10.1002/asna.200911237
G. Wolschin. Partial Lyα thermalization in an analytic nonlinear diffusion model. Sci. Rep. 14, 4935 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41598-024-54833-z
G. Wolschin. Equilibration in finite Bose systems. Physica A 499, 1 (2018).
https://doi.org/10.1016/j.physa.2018.01.035
G. Wolschin. Nonlinear diffusion of fermions and bosons. Europhys. Lett. 140, 40002 (2022).
https://doi.org/10.1209/0295-5075/aca17a
G. Wolschin. Nonlinear diffusion of gluons. Physica A 597, 12729 (2022).
https://doi.org/10.1016/j.physa.2022.127299
A. Kabelac, G. Wolschin. Time-dependent condensation of bosonic potassium. Eur. Phys. J. D 76, 178 (2022).
https://doi.org/10.1140/epjd/s10053-022-00504-5
M. Dijkstra. Lya emitting galaxies as a probe of reionisation. Pub. Astr. Soc. Austr. 31, e040 (2014).
https://doi.org/10.1017/pasa.2014.33
A.E. Kramida. A critical compilation of experimental data on spectral lines and energy levels of hydrogen, deuterium, and tritium. At. Data Nucl. Data Tabl. 96, 586 (2010).
https://doi.org/10.1016/j.adt.2010.05.001
C. Hirata, J. Forbes. Lyman-alpha transfer in primordial hydrogen recombination. Phys. Rev. D 80, 023001 (2009).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.80.023001
M. Kokubo. Rayleigh and Raman scattering cross-sections and phase matrices of the ground-state hydrogen atom, and their astrophysical implications. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 529, 2131 (2024).
https://doi.org/10.1093/mnras/stae515
J.L. Puget et al. Tentative detection of a cosmic farinfrared background with COBE. Astron. Astrophys. 308, L5 (1996).
E. Dwek et al. The COBE diffuse infrared background experiment search for the cosmic infrared background. IV. Cosmological implications. Astrophys. J. 508, 106 (1998).
https://doi.org/10.1086/306382
S.I. Grachev, V.K. Dubrovich, Primordial hydrogen recombination dynamics with recoil upon scattering in the Ly-α line. Astron. Lett. 34, 439 (2008).
https://doi.org/10.1134/S1063773708070013
J.A.P. Glidden, C. Eigen, L.H. Dogra, T.A. Hilker, R.P. Smith, Z. Hadzibabic. Bidirectional dynamic scaling in an isolated Bose gas far from equilibrium. Nature Phys. 17, 457 (2021).
https://doi.org/10.1038/s41567-020-01114-x
N. Rasch, G. Wolschin. Solving a nonlinear analytical model for bosonic equilibration. Phys. Open 2, 100013 (2020).
https://doi.org/10.1016/j.physo.2019.100013
J. Chluba, R.A. Sunjaev. Cosmological hydrogen recombination: Influence of resonance and electron scattering. Astron. Astrophys. 503, 345 (2009).
https://doi.org/10.1051/0004-6361/200912335
G.B. Rybicki. Improved Fokker-Planck equation for resonance-line scattering. Astron. J. 647, 709 (2006).
https://doi.org/10.1086/505327
A.S. Kompaneets. The establishment of thermal equilibrium between quanta and electrons. Soviet Phys. JETP 4, 730 (1957).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
