3.13 Fondul cosmologic de microunde: de la un „negativ înnegrit de zgomot” la filigranul traseului și al reliefului

Acasă ／ Capitolul 3: Universul macroscopic

Notă de terminologie
În această secțiune reunim „originea negativului—formarea desenului—rescrierile de-a lungul traseului—direcționalitatea la scări foarte mari—cele două tipuri de polarizare” în cadrul filament–mare–tensor: în Universul timpuriu, Particule Instabile Generalizate (GUP) apăreau și se dezintegrau continuu; suprapunerea duratelor lor de viață a modelat în comun relieful Gravitației Tensoriale Statistice (STG); dezintegrările/anii­hilările au reîntors în mediu pachete slabe de unde, adică Zgomot Tensorial de Fundal (TBN). De aici înainte folosim exclusiv denumirile românești complete: particule instabile generalizate, gravitație tensorială statistică și zgomot tensorial de fundal.

Preludiu: ce privim, de fapt?

• „Negativul de microunde” al cerului, ~2,7 K, este extrem de uniform, dar nu perfect uniform: apar bătăi ritmice vârf–vale (vârfuri acustice), structura la scară mică se rotunjește și se înmoaie (netezire), iar polarizarea se împarte în mod E și un mod B mai slab; la unghiuri foarte mari se întrevăd indicii de direcționalitate (asimetrii emisferice, alinierea multipolilor de ordin scăzut, „pata rece” etc.).
• Trei fire principale ies în evidență: „înghețarea” timpurie (fundalul și ritmul), post-procesarea pe traseu (lentile și sticlă mată) și relieful la scară mare (direcție slabă). Schema filament–mare–tensor le leagă într-un singur lanț fizic coerent.

I. De unde provine fundalul: de ce zgomotul tensorial de fundal a „înnegrit” devreme până la Fondul Cosmologic de Microunde (mecanism și scări de timp)

Esentialul întâi
„Marea” cosmică inițială era foarte groasă (cuplare puternică, împrăștiere intensă, cale liberă medie foarte scurtă). În ciclul „tragere–împrăștiere”, particulele instabile generalizate injectau repetat energie în mediu sub formă de pachete de perturbații largi de bandă, slab coerente—zgomot tensorial de fundal. În această „supă puternic cuplată”, pachetele s-au „înnegrit” rapid, formând un fundal aproape de corp negru. Când Universul a devenit transparent, fotonii au purtat acest negativ până la noi.

• Oală groasă: cuplare puternică—împrăștiere puternică
  Interacțiile frecvente dintre fotoni și materia încărcată fac ca orice „firimitură de energie” să fie absorbită—re-emisă—reasorbită, estompând rapid diferențele de direcție și fază.
• Înnegrire: reglarea energiei și a „amestecului de culori”
  „Amestec de culori” înseamnă repartiția pe frecvențe. Supa puternic cuplată suprimă preferințele pe benzi și împinge spectrul spre forma de corp negru; „nuanțele” dispar și rămâne o singură scară de temperatură.
• Ordinea temporală: (t_{\text{înnegr}}\ll t_{\text{macro}}\lesssim t_{\text{decupl}})
  Înnegrirea e mai rapidă decât evoluția macroscopică: fundalul se fixează mai întâi, apoi se modifică lent; el rămâne stabil până la decuplare.
• Fixarea temperaturii: injecția totală blochează scara
  Aportul energetic total din zgomotul tensorial de fundal stabilește temperatura de corp negru; când micro-canalele care ajustează „amestecul de culori” îngheață pe rând, scara se blochează și se răcește odată cu expansiunea până la ~2,7 K.
• După transparență: încă aproape corp negru, prin termeni de traseu acromatici
  După transparentizare, efectele pe linia de vedere deplasează luminozitatea în aceeași direcție pe toate frecvențele (cost „în sus/în jos pe pantă”), astfel că forma de corp negru se păstrează; rămân doar variațiile unghiulare.
• Originea uniformității ridicate
  Înnegrirea s-a produs în epoca „cea mai groasă”, când schimburile rapide au spălat diferențele de direcție. Micile riduri de la decuplare au fost „fotografiate”, apoi abia retușate.

Pe scurt
Zgomot tensorial de fundal → înnegrire rapidă → fundal aproape de corp negru cu o singură scară de temperatură, explicând „aproape forma perfectă de corp negru” și „uniformitatea înaltă” a fondului cosmologic de microunde.

II. Cum s-au gravat modelele: compresie–recul în faza cuplată și fereastra de coerență (membrana acustică a tobei)

1. „Respirația” între compresie și recul
   Fluidul foton–barion a oscilat între atracția gravitațională și reculul elastic al presiunii, generând oscilații acustice—ca o membrană de tobă apăsată ușor și eliberată.
2. Fereastra de coerență și rigla etalon
   Nu toate scările se adună în fază. Doar anumite lungimi de undă intră în rezonanță puternică și lasă astăzi, în spectrele de putere ale temperaturii și polarizării, distanțe regulate vârf–vale (rigla acustică).
3. Cadru înghețat la decuplare
   La decuplare s-a fixat dintr-o dată „cine este pe vârful compresiei/în valea reculului, cu ce amplitudă și cât de des se bate ritmul”. Contrastul vârfurilor impare/pare notează „încărcarea și ritmul” fluidului (încărcarea barionică ridică relativ vârfurile de compresie).
4. Chei de lectură

• Distanța vârf–vale → limita vitezei de propagare și riglă geometrică.
• Contrast impar/par → încărcare barionică și eficiența reculului.
• Faza și amplitudinea corelației temperatură–mod E (TE) verifică dacă ritmul acustic a fost înregistrat corect. În continuare folosim doar denumirea completă „corelația temperatură–mod E”.

III. „Lentile și sticlă mată” pe traseu: relieful deviază, înmoaie detaliile fine și lasă scurgeri E→B (post-procesare de traseu)

1. Gravitație tensorială statistică: placă groasă de sticlă, ușor curbată
   Suma multor mici tracțiuni se comportă ca o sticlă groasă, ușor curbată:

• Înmuiere la scară mică: vârfurile și văile se rotunjesc; puterea se mută spre scări puțin mai mari (spectrele de temperatură/polarizare „se înmoaie”).
• Scurgere E→B: modul E dominant se răsucește pe drum și produce un mic mod B.
• Așteptări de hartă comună: modul B ar trebui să coreleze pozitiv cu convergența/forfecarea ((\kappa/\phi)), tot mai puternic spre scări mici; reconstrucția de lentilare cu patru puncte și gradul de netezire al spectrelor trebuie să constrângă împreună același câmp de relief.

2. Zgomot tensorial de fundal: sticlă mată larg de bandă
   În Universul actual, acest zgomot foarte slab nu schimbă forma de corp negru, dar înmoaie suplimentar marginile la scară mică și sporește ușor scurgerea E→B. Intensitatea lui urmează slab distribuția structurilor active și nu prezintă semnături cromatice puternice.
3. Evoluția traseului (deplasare globală acromatică)
   Trecerea prin volume tensoriale mari, care evoluează lent, produce o asimetrie „intrare–ieșire”, făcând o linie de vedere întreagă mai rece/mai caldă în ansamblu. Amprenta cheie este acromaticitatea (același semn pe toate frecvențele), ceea ce o separă de prim-planurile „colorate”, ca praful.

• Contribuie atât evoluția timpurie (tranziția radiație–materie), cât și cea târzie (adâncirea/reculul structurilor).
• Se așteaptă o corelație pozitivă, dar slabă, cu trasori ai structurii la scară mare (de exemplu, harta (\phi), densitatea de galaxii).

4. „Peliculă subțire mată” din reionizare
   Electronii liberi din reionizare netezesc ușor temperatura la scară mică și regenerează modul E la unghiuri mari. Acest aport trebuie separat împreună cu cel al gravitației tensoriale statistice și al zgomotului tensorial de fundal.

Listă de diagnostic

• Aceeași zonă cu deplasări de același semn în mai multe benzi ⇒ evoluție de traseu.
• Înmuiere la scară mică care co-variază cu câmpul la scară mare ⇒ gravitația tensorială statistică domină.
• Lărgire suplimentară modestă fără cromatică clară ⇒ rest de zgomot tensorial de fundal.

IV. Textură la scări foarte mari și direcționalitate: post-imaginea „spinărilor și coridoarelor” reliefului

• Preferință de direcție
  Dacă la scări super-orizont există spinări/coridoare/valea­dense, cei mai joși multipoli se pot alinia (diferență emisferică, alinieri de ordin scăzut). Nu e o anomalie arbitrară, ci proiecția geometrică a unei texturi tensoriale supra-scalare.
• Deplasări pe blocuri, tip „pată rece”
  Liniile de vedere prin regiuni largi, în evoluție, pot apărea integral mai reci/mai calde. Corelația încrucișată cu efectul Sachs–Wolfe integrat (ISW), cu hărți de convergență sau cu indicatori de distanță ar trebui să arate un ecou slab, de același semn. În continuare folosim denumirea completă „efectul Sachs–Wolfe integrat”.
• Forma de corp negru rămâne intactă
  Aceste efecte schimbă luminozitatea și orientarea, nu „amestecul de culori”; prin urmare, forma spectrului de corp negru a fundalului se păstrează.

V. Originea celor două tipuri de polarizare: E ca fir principal, B din deviere și scurgere

1. Modul E (placa principală)
   Anizotropia de pe „membrana acustică a tobei” s-a fixat la decuplare, prin împrăștiere, ca o textură ordonată de polarizare, care oglindește ritmul de temperatură (corelația temperatură–mod E este amprenta sa).
2. Modul B (născut mai ales pe traseu)
   Gravitația tensorială statistică deviază modurile E și scurge un mic mod B; zgomotul tensorial de fundal adaugă o scurgere suplimentară ușoară.

• De aceea modul B e slab și corelează spațial cu convergența/forfecarea într-un mod dependent de scară.
• Dacă, în viitor, apare un exces la unghiuri mari, acesta poate indica unde elastice transversale timpurii (asemănătoare undelor gravitaționale), dar nu sunt necesare pentru a explica modul B deja observat.

VI. Ghid de lectură a hărților (operațional): cum extragem fizică din fondul cosmologic de microunde

• Scara: distanța vârf–vale ⇒ riglă acustică și limită de propagare.
• Încărcarea: contrastul vârfurilor impare/pare ⇒ încărcare barionică și eficiența reculului; faza și amplitudinea corelației temperatură–mod E verifică ritmul.
• Înmuierea: cu cât scara mică e mai moale ⇒ cu atât gravitația tensorială statistică e mai „groasă” sau zgomotul tensorial de fundal mai puternic; separați „bugetele” împreună cu harta (\phi)/estimatorul cu patru puncte.
• Direcția: căutați axă preferată/asimetrie emisferică; validați cu lentilare slabă, oscilații acustice barionice (BAO) sau mici diferențe de distanță din supernove. Folosim în continuare denumirea completă „oscilații acustice barionice”.
• Acromaticitatea: deplasări de același semn între benzi ⇒ evoluție de traseu; dacă apar „culori” ⇒ prim-plan (praf, sincrotron, liber–liber).
• Corelația B–(\kappa): mai puternică spre scări mici ⇒ lentilarea de pe traseu prin gravitația tensorială statistică domină; după delentilare, restul de mod B constrânge zgomotul tensorial de fundal și/sau undele elastice transversale.

VII. Alături de narațiunea de manual: ce păstrăm și ce adăugăm (cu angajamente testabile)

1. Păstrăm

• Faza acustică puternic cuplată, ulterior „înghețată”.
• Rescrieri târzii ușoare din lentilare și reionizare.

2. Nou/diferit

• Originea fundalului: fundalul aproape de corp negru provine din înnegrirea rapidă a zgomotului tensorial de fundal—fără componente exotice suplimentare.
• Bugetul înmuirii: înmuierea la scară mică este suma gravitației tensoriale statistice + zgomot tensorial de fundal, nu un unic parametru de „putere a lentilei”.
• Loc pentru „anomalii”: asimetria emisferică, alinierea multipolilor de ordin scăzut și pata rece sunt post-imagini naturale ale reliefului tensorial și ar trebui să rezoneze coerent în seturi de date multiple.

3. Angajamente testabile

• O singură hartă comună de relief ar trebui să reducă simultan reziduurile de lentilare din fondul cosmologic de microunde și din lentilarea slabă a galaxiilor.
• Corelația modului B cu convergența se întărește spre scări mai mici.
• Deplasările acromatice se mișcă la unison între benzi de frecvență.
• În direcția petei reci apar ecouri slabe, co-orientate, în efectul Sachs–Wolfe integrat, indicatorii de distanță și hărțile de convergență.

VIII. Separarea „relief/traseu” de „prim-plan/instrument”

• Acromatic vs. cromatic: acromatic ⇒ evoluție de traseu; cromatic ⇒ prim-plan (praf, sincrotron etc.).
• Verificare încrucișată B–(\kappa): dacă B corelează semnificativ cu convergența/forfecarea ⇒ devierea prin gravitația tensorială statistică este credibilă; altfel, atenție la scurgeri instrumentale de polarizare.
• Îmbinare multi-bandă: fixați forma fundalului cu curba de corp negru; folosiți reziduurile spectrale pentru a identifica distorsiunile μ/y și a impune o limită superioară injecțiilor târzii din zgomotul tensorial de fundal.
• Reconstrucție cu patru puncte/(\phi): consistența dintre gradul de netezire TT/TE/EE și estimatorii non-gaușieni ⇒ același câmp de relief este constrâns în fază, amplitudine și non-gaușianitate.

IX. Validare și pașii următori (listă „a falsifica sau a întări” la nivel de date)

• P1 | Test de hartă comună: potriviți cu aceeași hartă (\phi/\kappa) înmuierea din fondul cosmologic de microunde și din lentilarea slabă a galaxiilor; dacă reziduurile scad simultan, gravitația tensorială statistică domină lentilarea.
• P2 | Restul spectrului modului B după delentilare: dacă e larg de bandă, slab coerent și cu pantă blândă ⇒ susține un aport din zgomotul tensorial de fundal; un „cocoș” la unghiuri mari ⇒ indică unde elastice transversale timpurii.
• P3 | Întretăieri acromatice cu efectul Sachs–Wolfe integrat: trăsăturile la unghi mare ale fondului cosmologic de microunde care se mișcă acromatic cu structura la scară mare/hărțile (\phi) întăresc interpretarea prin evoluție de traseu.
• P4 | Ecouri ale petei reci în mai multe seturi de date: răspunsuri slabe, co-orientate, în ISW, indicatori de distanță și convergență în aceeași direcție confirmă o post-imagine de relief tensorial, nu zgomot aleator.
• P5 | Limite pe distorsiuni μ/y: limite spectrale mai stricte pe μ/y implică injecții târzii mai slabe din zgomotul tensorial de fundal; invers, bugetul său devine cuantificabil.

X. O analogie la îndemână: membrană de tobă și sticlă mată

1. Faza „membrană de tobă”: membrana este întinsă (tensiune tensorială ridicată) și poartă picături fine (perturbații injectate de particule instabile generalizate). Tensiunea și încărcarea nasc ritmul compresie–recul.
2. Cadru înghețat: la decuplare, „atunci și acolo” se fotografiază.
3. Privind prin sticlă: mai târziu vezi negativul prin sticlă ușor ondulată (gravitație tensorială statistică) și fin matată (rest de zgomot tensorial de fundal):

• ondulația rotunjește modelul;
• matuirea înmoaie marginile;
• dacă sticla se deformează lent, un petic poate părea global mai rece/mai cald fără a schimba „amestecul de culori”.
  Acesta este fondul cosmologic de microunde de astăzi.

XI. Patru rânduri de esență

• Fundal din zgomot: zgomotul tensorial de fundal timpuriu s-a înnegrit rapid în „oală groasă”, punând un fundal aproape de corp negru cu o singură scară de temperatură.
• Model din ritm: compresia–recul în faza puternic cuplată a gravat un ritm coerent (vârfuri–văi și mod E).
• „Chirurgie” ușoară pe traseu: gravitația tensorială statistică rotunjește modelele și scurge E→B; zgomotul tensorial de fundal înmoaie suplimentar; evoluția traseului lasă deplasări acromatice.
• Scările foarte mari nu sunt „date rele”: asimetria emisferică, alinierea multipolilor de ordin scăzut și pata rece sunt post-imagini ale reliefului tensorial și ar trebui să rezoneze coerent în observații multiple.

Concluzie

• Cu imaginea unificată—„negativ înnegrit de zgomot + umbre suprapuse ale reliefului tensionat + ajustări ușoare de lentilare pe traseu”—păstrăm esența de manual a vârfurilor acustice și oferim totodată un cadru fizic și rute testabile pentru înmuiere, modul B, direcționalitate și aparente anomalii.
• Urmând șapte pași de lectură—uită-te la riglă, încărcare, înmuiere, direcție, acromaticitate, corelația B–(\kappa) și restul după delentilare—legi trăsături disparate într-o hartă tensorială a Universului care se confirmă reciproc.