¿Qué determina el tamaño de los rasgos en el CMB?

Question

He estado aprendiendo sobre las oscilaciones acústicas de los bariones. Sin embargo, estoy confundido sobre el tamaño de las características que se ven en el CMB.

Se afirma que las estructuras más grandes tienen un tamaño dado por la distancia que las ondas sonoras podrían haber recorrido a través del gas barión-fotón en el momento de la recombinación. Se trata de la integral de la velocidad del sonido sobre el tiempo.

Alternativamente, como lo he estado imaginando, si tenemos un pozo gravitacional infinito que es plano en el fondo, entonces tenemos la partícula en una caja potencial de la mecánica cuántica. En este caso, las ondas sonoras sólo pueden viajar como máximo el tamaño de la caja. Permitir que el pozo potencial sea finito y suavemente curvado sólo puede deformar suavemente las soluciones armónicas del pozo infinito. Por lo tanto, la escala sigue siendo fijada por el tamaño del pozo y no por la distancia que el sonido puede recorrer en el espacio libre.

¿Cómo son compatibles estas dos ideas?

Answer 1

En la época del plasma bariónico no se puede aplicar a la gravitación ni siquiera la mecánica cuántica efectiva. Se trata de física clásica macroscópica, por lo que las ondas acústicas, que necesitan un gradiente de presión variable, son apropiadas en la descripción matemática.

El pozo de potencial gravitatorio es un pozo gravitatorio clásico. Piensa en un asteroide de agua. Se mantiene unido por las fuerzas gravitatorias de su masa, en un pozo de potencial gravitatorio. Los límites del pozo de potencial en el espacio son la superficie de este asteroide de agua. Las vibraciones pueden moverse a través del volumen de superficie a superficie de este asteroide.

Es el análogo de las ondas acústicas cósmicas. Masas gravitacionales dentro de varios volúmenes, generando pozos de potencial gravitacional clásico colectivo.

Imagina una región sobredimensionada del plasma primordial. Mientras esta región de sobredensidad atrae gravitatoriamente la materia hacia ella, el calor de las interacciones fotón-materia crea una gran presión hacia el exterior. Estas fuerzas contrapuestas de gravedad y presión crearon oscilaciones, análogas a las ondas sonoras creadas en el aire por las diferencias de presión

La velocidad del "sonido" llega de forma similar a la velocidad del sonido en el análogo del asteroide de agua. Los límites son los límites de la superficie del volumen que definen la distancia en la que este sonido puede resonar.