在复合过程中，重新发射的光子发生了什么？

Question

据我所知，宇宙微波背景辐射（CMBR）是在复合时代中性氢原子的形成使得宇宙中的自由电子密度突然下降，从而使光第一次能够长距离传播而不受康普顿散射的干扰。自重组以来，这种光一直在透明宇宙中传播，红移之后，正是我们观察到的CMBR。

据我所知，光子的来源首先是热辐射在重组期间宇宙中的粒子。这是由微观振荡物质粒子，并应产生符合普朗克定律的连续黑体光谱。事实上，这就是我们观察到的CMBR。

然而，在氢原子的复合过程中（我猜也包括较重的元素），当激发态形成的原子迅速过渡到能量更有利的基态时，就会发射光子。我本以为这会有所帮助发射线特别与氢的光谱线相对应。这不是我们观察到的，CMBR几乎完全遵循理想的黑体曲线。

问：。在重组过程中，氢重新发射的光子发生了什么？

Answer 1

确实应该有适当红移频率的发射线。然而，由于在重组时代光子与重子的比率超过$10^9$也就是说，每一个质子已经存在超过10亿个光子（分布在黑体光谱中）$+$电子复合事件。

此外，因为重组并不是在一次红移时发生的，而是在一个红移范围内发生的900美元<z<1300$，复合线在频谱中被涂抹掉。

复合线的尺寸和形状的计算公式如下Sathyananarayana等人（2015）（这篇论文实际上提出了一个尝试检测这些线路的建议）。我已经标记了一些主要的重组线，它们是添加剂对主要CMB频谱的贡献。y轴以Jy/sr为单位。为了进行比较，CMB光谱峰值约为$300\乘以10^6$Jy/sr在100美元$千兆赫。所以这些线是1阶的波动$10^9$根据上述论点。当前的仪器能够检测出光谱强度偏差，比如1部分$10^5$因此，这些特征比当前检测阈值低很多数量级。

根据CMB预测的重组谱。这将被添加到主CMB连续体中，其亮度约为9个数量级[改编自Sathyanarayana等人（2015）]。