Liệu nền vi sóng vũ trụ thay đổi theo thời gian?

Liệu mô hình nền vi sóng vũ trụ thay đổi theo thời gian? Tôi sẽ cho rằng nó đang trở nên "mát mẻ" hơn khi được dịch chuyển nhiều hơn khi thời gian trôi qua, nhưng tôi quan tâm hơn nếu mô hình trên nền, như được mô tả dưới đây thay đổi. Tôi hy vọng chúng ta sẽ thấy một cái gì đó giống như nền vi sóng vũ trụ rút lui một năm ánh sáng (hoặc có thể hơn nữa do lạm phát) mỗi năm, và sẽ thật gọn gàng nếu chúng ta có thể tạo ra một "bản đồ 3D" của nền khi thời gian trôi qua (ví dụ: một hình ảnh của nó mỗi năm).

http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr5/map_images/wmap_planck/wmap_planck_ilc_300uK_med.png

Các mẫu CMB thực sự thay đổi theo thời gian, mặc dù về mặt thống kê chúng vẫn giữ nguyên, và mặc dù nó sẽ không đáng chú ý về thời gian của con người.

CMB mà chúng ta quan sát bây giờ xuất phát từ một lớp vỏ mỏng với chúng ta ở trung tâm và với bán kính bằng khoảng cách mà ánh sáng truyền từ Vũ trụ là 379.000 năm và cho đến tận bây giờ. Thời gian trôi qua, chúng ta sẽ nhận được CMB từ một chiếc vỏ có bán kính ngày càng lớn hơn. Khi ánh sáng đó đi xa hơn trong không gian, như bạn nói, sẽ bị dịch chuyển nhiều hơn, hoặc "mát hơn". Nhưng nó cũng sẽ được phát ra từ các khu vực xa hơn trong Vũ trụ ban đầu, mặc dù tương đương về mặt thống kê, đơn giản sẽ là các khu vực khác và do đó trông khác nhau.

Các mẫu thay đổi nhanh nhất là các mẫu nhỏ nhất chúng ta có thể quan sát. Độ phân giải góc của vệ tinh Planck là 5-10 arcmin . Do CMB xuất phát từ dịch chuyển đỏ ~ 1100, khoảng cách đường kính góc xác định khoảng cách vật lý được kéo dài bởi một góc đã cho - là ~ 13 Mpc, do đó 5 arcmin tương ứng với tỷ lệ vật lý khoảng 19 kpc trong tọa độ vật lý hoặc 21 Mpc trong tọa độ comoving (nghĩa là, một cấu trúc kéo dài 5 arcmin ngày hôm nay là ~ 19 kpc tại thời điểm phát xạ, nhưng hiện đã mở rộng đến kích thước ~ 21 Mpc, với 1 Mpc = 1000 kpc = 3261 · 10³ lightyears).

Giả sử một vũ trụ đẳng hướng, nếu các lô khí nhỏ nhất có thể quan sát được là 19 kpc theo phương vuông góc với đường ngắm của chúng ta, thì chúng cũng trung bình 19 kpc dọc theo đường ngắm của chúng ta.

Vì vậy, câu hỏi về sự thay đổi của CMB nhanh đến mức mất bao nhiêu thời gian để di chuyển 19 kpc khi Vũ trụ đã 379.000 năm tuổi. Đây không chỉ đơn giản là 19 kpc chia cho tốc độ ánh sáng, vì Vũ trụ mở rộng khi ánh sáng truyền đi, nhưng nó khá gần. Do đó, phải mất khoảng 62.000 năm để vượt qua một bản vá như vậy.

Vì chúng tôi thấy các sự kiện tại redshift $z$ thời gian giãn nở bởi một yếu tố $1+z$, chúng tôi sẽ phải chờ $62\,\mathrm{kyr}\times1100$, hoặc khoảng 70 triệu năm (giả sử rằng Planck sẽ không được thay thế bằng các công cụ tốt hơn trong thời gian đó, ừm, đáng ngờ).

Vì vậy, bạn đã đúng, bạn có thể tạo một hình ảnh 3D của CMB, nhưng vì các mẫu lớn hơn nhiều so với năm ánh sáng, nên bạn không phải chụp ảnh mới mỗi năm.

Khi chúng ta quan sát CMBR, chúng ta đang quan sát bề mặt của sự tán xạ cuối cùng, tuy nhiên các điểm hài hòa tạo nên bề mặt của sự tán xạ cuối cùng (mà thực tế sẽ có một độ dày tương đối nhỏ, nhưng độ dày khác không thay vì là bề mặt 2D) theo thời gian, theo lý thuyết sẽ tương ứng với một sự thay đổi trong mô hình quan sát (của dị thường) theo thời gian. Trên thang đo thời gian của con người và đưa ra những hạn chế về khả năng quan sát các chi tiết nhỏ của CMBR, hiệu ứng có thể quan sát được trên mẫu sẽ không đáng kể.