Constraints on the parameters of cosmological turbulence
Description
We give a detailed analysis of the constraints that must be imposed on the parameters of the theory of primeval turbulence. We have carried out a careful calculation of the time evolution of the degree of ionization Xsub(i)(z) taking into account all the relevant processes. We then have used these results in order to compute the small scale irregularities of the background radiation and the damping factor of the eddy motions. In many important cases our calculations give results substantially different from those obtained using for Xsub(i)(z) the analytical expression obtained by Sunyaev and Zeldovich (1970a) assuming that the recombination rate is determined only by the two quantum decay of the 2s level of atomic hydrogen. Finally, we have considered the evolution of turbulence in the case of an eddy spectrum supposed to be initially in equilibrium. In this case, if we limit ourselves to low velocity whirls in order to avoid observable distorsions of the relic radiation, we show that turbulence is completely destroyed during the recombination stage of cosmological hydrogen. (orig.)
Abstract (German)
Es wird eine detaillierte Analyse der Beschraenkungen, die den Parametern der Theorie zur Urturbulenz auferlegt werden muessen, gegeben. Dazu wurde eine sorgfaeltige Berechnung der zeitlichen Entwicklung des Ionisationsgrades Xsub(i)(z) unter Beruecksichtigung aller relevanter Prozesse durchgefuehrt. Diese Resultate werden dann benutzt, um die kleinraeumigen Unreglmaessigkeiten der Untergrundstrahlung und den Daempfungsfaktor der Wirbelbewegungen zu berechnen. In vielen wichtigen Faellen ergeben diese Berechnungen Resultate, die sich wesentlich von denjenigen unterscheiden, die man bekommt, wenn man fuer Xsub(i)(z) den von Sunyaev und Zeldovich (1970a) unter der Annahme, dass die Rekombinationsrate nur durch den Zweiquantenzerfall des 2s-Niveaus des atomaren Wasserstoffs bestimmt wird, erhaltenen analytischen Ausdruck benutzt. Schliesslich wurde die Turbulenzentwicklung fuer den Fall eines anfaenglich im Gleichgewicht angenommenen Wirbelspektrums betrachtet. Fuer diesen Fall wird gezeigt, dass, wenn man sich, um die beobachtbaren Verzerrungen der Reststrahlung zu vermeiden, auf Wirbel geringer Geschwindigkeit beschraenkt, die Turbulenz waehrend der Rekombinationsphase des kosmologischen Wasserstoffs voellig zerstoert wird. (orig.)Additional details
Publishing Information
- Journal Title
- Astron. Astrophys.
- Journal Volume
- 50
- Journal Issue
- 3
- Series
- Astron. Astrophys.
- Journal Page Range
- 377-383
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 8302394
- Subject category
- S79: ASTROPHYSICS, COSMOLOGY AND ASTRONOMY;
- Descriptors DEI
- BACKGROUND RADIATION; COSMIC RADIATION; HYDROGEN; IONIZATION; TIME DEPENDENCE; TURBULENCE
- Descriptors DEC
- ELEMENTS; IONIZING RADIATIONS; NONMETALS; RADIATIONS
Optional Information
- Notes
- 4 figs.; 33 refs.