우주적 지표 및 확장

에너지 보존 법칙과 질량 보존 법칙에 따라 질량을 포함한 총 에너지 량 (E = mc 2 )은 우주의 모든 과정에서 모든 단계에서 변하지 않습니다. 우주 자체의 팽창은 광자의 파장 (Cosmological Redshift), 암흑 에너지 상호 작용 등의 파장이 늘어나는 에너지를 소비합니다.

26,000 개 이상의 은하에 대한 조사 속도를 높이기 위해 Stephen A. Shectman112 개의 은하계를 동시에 측정 할 수있는 기기를 설계했습니다. 금속판에는 하늘 은하의 위치에 해당하는 구멍이 뚫려 있습니다. 광섬유 케이블은 각 은하의 빛을 2.5 미터 듀퐁 망원경에있는 분광기의 별도 채널로 전달했습니다.Carnegie Observatories 칠레의 Cerro Las Campanas에서.

효율성을 극대화하기 위해 Drift-Scan Photometry망원경이 측량 필드의 시작 부분을 가리키고 자동 운전이 꺼지는 방식이 사용되었습니다. 하늘이 지나갈 때 망원경은 가만히 서 있었다. 컴퓨터는CCD Detector지구의 자전과 같은 속도로 일정한 천구 위도에서 하나의 길고 연속적인 이미지를 생성합니다. 측광을 완료하는 데 총 450 시간이 걸렸습니다.

다양한 형태의 소음이 존재하며 그 특성에 따라 수학적 모델링이 다릅니다. 다양한 물리적 과정이 우주의 파워 스펙트럼을 대규모로 진화시킵니다. 양자 변동으로 인해 부여 된 초기 전력 스펙트럼은 다음과 같은 형태 인 음의 제 3의 주파수 전력을 따릅니다.Pink Noise Spectrum 3 차원으로.

메트릭

우주론에서 우리는 먼저 공간에 대한 정의를 가져야합니다. 메트릭은 공간의 포인트를 설명하는 수학적 표현입니다. 하늘의 관찰은 구형 기하학에서 이루어집니다. 따라서 구면 좌표계가 사용됩니다. 밀접하게 간격을 둔 두 점 사이의 거리는 다음과 같습니다.

$$ ds ^ 2 = dr ^ 2 + r ^ 2 \ theta ^ 2 + r ^ 2 sin ^ 2 \ theta d \ phi ^ 2 $$

다음 이미지는 3 차원 비 확장 유클리드 공간의 기하학을 보여줍니다.

이 기하학은 여전히 ​​3 차원 비 확장 유클리드 공간에 있습니다. 따라서 프레임 자체를 정의하는 참조 그리드가 확장됩니다. 다음 이미지는 증가 된 메트릭을 보여줍니다.

스케일 팩터는 시간에 대한 우주의 팽창을 통합하는 '스케일 팩터'라고 불리는 비 확장 공간의 방정식에 삽입됩니다.

$$ ds ^ 2 = a ^ 2 (t) \ left [dr ^ 2 + r ^ 2 \ theta ^ 2 + r ^ 2 sin ^ 2 \ theta d \ phi ^ 2 \ right] $$

어디 a(t) 스케일 팩터이며 때로는 다음과 같이 작성됩니다. R(t). 이므로,a(t) > 1 메트릭의 확대를 의미하는 반면 a(t) < 1 측정 항목의 축소를 의미하고 a(t) = 1상수 메트릭을 의미합니다. 컨벤션으로a(t0) = 1.

좌표계 조정

안에 Comoving Coordinate System, 측정 눈금은 프레임 (확장 우주)과 함께 확장됩니다.

여기에서 $ \ left [dr ^ 2 + r ^ 2 \ theta ^ 2 + r ^ 2 sin ^ 2 \ theta d \ phi ^ 2 \ right] $는 Comoving Distance이고 $ ds ^ 2 $는 적절한 거리.

적절한 거리는 관측 당시 지구에서 먼 은하계에서 측정 한 실제 거리, 즉 물체의 순간 거리에 해당합니다.

먼 곳에서 관찰자에게 도달했을 때 광자가 이동 한 거리는 관찰자의 $ t = t_0 $에서받은 거리이기 때문입니다. 즉, 순간 관찰 된 거리가 적절한 거리가되고 속도 계수와 초기 측정 길이를 참조로 사용하여 미래 거리를 예측합니다.

Comoving의 개념과 적절한 거리는 관측 된 공간의 주어진 부피에서 은하의 수 밀도의 실제 값을 측정하는 데 중요합니다. 관찰 된 광자가 방출되었을 때 형성 당시의 밀도를 계산하려면 Comoving distance를 사용해야합니다. 그것은 우주의 팽창 속도를 추정 할 수있을 때 얻을 수 있습니다.

팽창 속도를 추정하기 위해 오랜 기간 동안 관측 된 먼 은하의 거리 변화를 관찰 할 수 있습니다.

기억해야 할 사항

  • 메트릭은 공간의 포인트를 설명하는 수학적 표현입니다.

  • 스케일 팩터는 우주가 축소되는지 확장되는지 여부를 결정합니다.

  • comoving 좌표계에서 측정 스케일은 프레임 (확장 유니버스)과 함께 확장됩니다.

  • 적절한 거리는 물체의 순간적인 거리입니다.

  • Comoving 거리는 물체의 실제 거리입니다.