पुनर्संयोजन और अंतिम प्रकीर्णन

बिग बैंग के लगभग 380,000 साल बाद ब्रह्मांड इतना ठंडा हो गया कि इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन मिलकर उदासीन हाइड्रोजन बना सके, जिससे वह विकिरण मुक्त हो गया जिसे अब हम ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि के रूप में देखते हैं।

Definition

पुनर्संयोजन वह ब्रह्मांडीय युग है जिसमें मुक्त इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन मिलकर उदासीन हाइड्रोजन में संयोजित हुए, और अंतिम प्रकीर्णन वह क्षण है, थोड़ा बाद में, जब फोटॉनों ने इलेक्ट्रॉनों से बार-बार प्रकीर्णन करना बंद कर दिया और स्वतंत्र रूप से यात्रा करना शुरू कर दिया, जो उस प्रभावी सतह को परिभाषित करता है जहाँ से ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि उत्पन्न होती है।

Scope

यह विषय पुनर्संयोजन के युग को शामिल करता है, जब आदिम प्लाज्मा उदासीन हो गया, जिसके परिणामस्वरूप फोटॉनों का पदार्थ से वियुग्मन हुआ, अंतिम प्रकीर्णन की सतह जहाँ से ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि स्वतंत्र रूप से प्रवाहित होती है, और इस संक्रमण की मोटाई और भौतिकी जो प्रेक्षित पृष्ठभूमि को आकार देती है।

Core questions

• पुनर्संयोजन पर ब्रह्मांड पारदर्शी क्यों हो गया?
• अंतिम प्रकीर्णन की सतह क्या है?
• वियुग्मन की भौतिकी ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि को कैसे आकार देती है?

Key concepts

• पुनर्संयोजन
• वियुग्मन
• अंतिम प्रकीर्णन की सतह
• उदासीन हाइड्रोजन
• मुक्त-इलेक्ट्रॉन अंश
• प्रकाशीय गहराई

Key theories

ब्रह्मांडीय पुनर्संयोजन

जैसे-जैसे ब्रह्मांड का विस्तार हुआ और कुछ हजार केल्विन से नीचे ठंडा हुआ, इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन उदासीन हाइड्रोजन में बंध गए, जिससे मुक्त-इलेक्ट्रॉन घनत्व और फोटॉनों का प्रकीर्णन तेजी से कम हो गया।

फोटॉन वियुग्मन

एक बार जब पुनर्संयोजन ने अधिकांश मुक्त इलेक्ट्रॉनों को हटा दिया, तो फोटॉनों का माध्य मुक्त पथ क्षितिज से बड़ा हो गया, इसलिए वे पदार्थ से वियुग्मित हो गए और तब से अंतिम प्रकीर्णन की सतह से स्वतंत्र रूप से प्रसारित हो रहे हैं।

Mechanisms

गिरते तापमान ने आयनीकरण संतुलन को इस तरह बदल दिया कि प्रोटॉन द्वारा पकड़े गए इलेक्ट्रॉनों ने विकिरण के पुनः आयनीकृत करने की तुलना में तेजी से उदासीन हाइड्रोजन का निर्माण किया; मुक्त इलेक्ट्रॉनों के कम होने के साथ, थॉमसन प्रकीर्णन दुर्लभ हो गया, प्रकाशीय गहराई एक से नीचे गिर गई, और फोटॉन हम तक अपनी स्वतंत्र यात्रा शुरू करने के लिए अंतिम रूप से प्रकीर्णित हुए।

Clinical relevance

पुनर्संयोजन ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि की उत्पत्ति को निर्धारित करता है और इसकी विशेषताओं के रेडशिफ्ट और भौतिक पैमाने को ठीक करता है: अंतिम प्रकीर्णन पर ध्वनि क्षितिज एक मानक शासक के रूप में कार्य करता है, और वियुग्मन का विवरण तापमान विषमताओं के अवमंदन और दृश्यता को निर्धारित करता है जिसका उपयोग ब्रह्मांडीय मापदंडों को मापने के लिए किया जाता है।

History

पुनर्संयोजन इतिहास की पहली बार 1968 में पीबल्स द्वारा और स्वतंत्र रूप से ज़ेल्डोविच और सहयोगियों द्वारा विस्तार से गणना की गई थी, जिसमें अंतिम प्रकीर्णन के रेडशिफ्ट को लगभग 1100 के करीब स्थापित किया गया था; बाद के सुधारों ने हाइड्रोजन और हीलियम पुनर्संयोजन के उपचार में सुधार किया जो सटीक ब्रह्मांड विज्ञान के लिए आवश्यक है।

Debates

सटीक ब्रह्मांड विज्ञान के लिए पुनर्संयोजन सटीकता

प्रतिशत सटीकता पर ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि से ब्रह्मांडीय मापदंडों को निकालने के लिए पुनर्संयोजन को तुलनीय सटीकता तक मॉडल करने की आवश्यकता है, जो संक्रमण की परमाणु भौतिकी के चल रहे शोधन को प्रेरित करता है।

Key figures

• James Peebles
• Yakov Zeldovich
• Rashid Sunyaev

Seminal works

• peebles1968

Frequently asked questions

इसे पुनर्संयोजन क्यों कहा जाता है यदि इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन पहले कभी संयोजित नहीं हुए थे?

यह शब्द ऐतिहासिक और थोड़ा भ्रामक है: प्रारंभिक ब्रह्मांड में इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन पहले कभी बंधे नहीं थे, इसलिए यह वास्तव में उनका पहला संयोजन था, लेकिन पुनर्संयोजन नाम ब्रह्मांड विज्ञान में मानक बना हुआ है।

क्या अंतिम प्रकीर्णन की सतह एक वास्तविक सतह है?

यह एक भौतिक सतह नहीं है बल्कि उन बिंदुओं का समूह है जहाँ से हम तक पहुँचने वाले ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि फोटॉन अंतिम रूप से प्रकीर्णित हुए; क्योंकि वियुग्मन में कुछ समय लगा, यह वास्तव में एक अनंत पतली सतह के बजाय परिमित मोटाई का एक खोल है।