Kozmolojik Ölçü ve Genişleme

Enerjinin korunumu yasası ve kütlenin korunumu yasası uyarınca, kütle dahil olmak üzere toplam enerji miktarı (E = mc 2 ), evrendeki herhangi bir sürecin her adımında değişmeden kalır. Evrenin genişlemesi, belki de fotonların dalga boyunun uzamasından (Kozmolojik Kırmızıya kayma), Karanlık Enerji Etkileşimlerinden vb. Kaynaklanan enerji tüketir.

26.000'den fazla galaksi araştırmasını hızlandırmak için, Stephen A. Shectman112 galaksiyi aynı anda ölçebilen bir cihaz tasarladı. Metal bir levhada, gökyüzündeki galaksilerin konumlarına karşılık gelen delikler açıldı. Fiber optik kablolar, her bir galaksiden gelen ışığı, aşağıdaki 2.5 metrelik du Pont teleskopundaki bir spektrograf üzerinde ayrı bir kanala taşıdı.Carnegie Observatories Şili'deki Cerro Las Campanas gör.

Maksimum verimlilik için, özel bir teknik olarak bilinen Drift-Scan Photometryteleskopun bir araştırma alanının başlangıcına doğrultulduğu ve ardından otomatik sürücünün kapatıldığı kullanıldı. Gökyüzü geçerken teleskop kıpırdamadan durdu. Bilgisayarlar bilgileri okur.CCD Detectordünyanın dönüşü ile aynı hızda, sabit bir göksel enlemde uzun, sürekli bir görüntü üretir. Fotometrinin tamamlanması toplam 450 saat sürdü.

Gürültünün farklı biçimleri vardır ve özelliklerine bağlı olarak matematiksel modellemeleri farklıdır. Çeşitli fiziksel süreçler, evrenin güç spektrumunu geniş ölçekte geliştirir. Kuantum dalgalanmalarından dolayı verilen ilk güç spektrumu, bir tür negatif üçüncü frekans gücünü takip eder.Pink Noise Spectrum üç boyutta.

Metrik

Kozmolojide, önce bir uzay tanımına sahip olunmalıdır. Bir metrik, uzaydaki noktaları tanımlayan matematiksel bir ifadedir. Gökyüzünün gözlemi küresel bir geometride yapılır; bu nedenle küresel bir koordinat sistemi kullanılacaktır. Yakın aralıklı iki nokta arasındaki mesafe şu şekilde verilir -

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

Aşağıdaki görüntü, 3 boyutlu genişlemeyen Öklid uzayındaki Geometriyi göstermektedir.

Bu geometri hala 3 boyutlu genişlemeyen Öklid uzayında. Dolayısıyla, çerçevenin kendisini tanımlayan referans ızgara genişliyor olacaktır. Aşağıdaki görüntü, artırılmış metriği göstermektedir.

Genişlemeyen uzayın denklemine, evrenin zamana göre genişlemesini içeren 'ölçek faktörü' adı verilen bir ölçek faktörü yerleştirilir.

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

nerede a(t) ölçek faktörüdür, bazen şu şekilde yazılır R(t). Buna karşılık,a(t) > 1 metriğin büyütülmesi anlamına gelirken a(t) < 1 metriğin küçülmesi anlamına gelir ve a(t) = 1sabit metrik anlamına gelir. Bir kongre olarak,a(t0) = 1.

Comoving Koordinat Sistemi

İçinde Comoving Coordinate System, ölçüm ölçeği çerçeve (genişleyen evren) ile birlikte genişler.

Burada, $ \ left [dr ^ 2 + r ^ 2 \ theta ^ 2 + r ^ 2 sin ^ 2 \ theta d \ phi ^ 2 \ right] $, Gelen Mesafe ve $ ds ^ 2 $, Uygun mesafe.

Uygun mesafe, gözlem anında dünyadan uzak bir galaksinin ölçülen gerçek mesafesine, yani nesnelerin anlık mesafesine karşılık gelecektir.

Bunun nedeni, bir fotonun gözlemciye uzak bir kaynaktan ulaştığında kat ettiği mesafenin, gözlemcinin $ t = t_0 $ seviyesinde alınan mesafe olmasıdır, bu da anlık gözlemlenen mesafenin uygun mesafe olacağı anlamına gelir. Hız faktörünü ve ilk ölçülen uzunluğu referans olarak kullanarak gelecekteki mesafeleri tahmin edin.

Comoving kavramı ve uygun mesafe, gözlenen uzayın belirli bir hacmindeki galaksilerin sayı yoğunluğunun gerçek değerini ölçmede önemlidir. Gözlemlenen foton yayıldığında oluşma anında yoğunluğu hesaplamak için Gelen mesafesi kullanılmalıdır. Bu, evrenin genişleme hızı tahmin edildikten sonra elde edilebilir.

Genişleme oranını tahmin etmek için, gözlemlenen uzak bir galaksinin uzaklığındaki uzun bir süre boyunca değişim gözlemlenebilir.

Hatırlanacak noktalar

  • Bir metrik, uzaydaki noktaları tanımlayan matematiksel bir ifadedir.

  • Ölçek faktörü, evrenin daralmakta mı yoksa genişlemekte mi olduğunu belirler.

  • Birlikte hareket eden bir koordinat sisteminde, ölçüm ölçeği çerçeve (genişleyen evren) ile birlikte genişler.

  • Uygun mesafe, nesnelerin anlık mesafesidir.

  • Gelen mesafe, nesnelerin gerçek mesafesidir.