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Der kosmologische Papier-und-Bleistift-Rechner
Untersuchen Sie das Licht einer weit entfernten Galaxie und Sie werden feststellen, dass es sich deutlich vom Licht naher Sterne unterscheidet: Seine Wellenlänge wird erhöht oder in Richtung des roten Teils des Spektrums verschoben. Diese sogenannte Rotverschiebung ist das Ergebnis der Bewegung eines Objekts von uns weg – Sie können den gleichen Effekt in der Tonhöhe der Sirenen von Polizeiautos hören, wenn sie sich mit hoher Geschwindigkeit an uns vorbeibewegen.
Die Rotverschiebung spielt eine enorm wichtige Rolle in der Astronomie. Anfang des letzten Jahrhunderts bemerkte der Astronom Edwin Hubble, dass die Rotverschiebung proportional zur Entfernung eines Objekts war. Entferntere Objekte haben also eine größere Rotverschiebung. Das ist eine außergewöhnliche Entdeckung, denn sie impliziert eindeutig, dass sich das Universum ausdehnen muss. Es bedeutet auch, dass Objekte mit größeren Rotverschiebungen älter sein müssen.
Heutzutage verzichten Astronomen oft ganz auf traditionelle Entfernungsmessungen und erwähnen weder Kilometer noch Lichtjahre. Stattdessen sprechen sie nur in Bezug auf Rotverschiebung. Zum Beispiel hat die am weitesten entfernte Galaxie, bekannt als UDFy-38135539, eine Rotverschiebung von 8,6 und stammt aus der Zeit etwa 600 Millionen Jahre nach dem Urknall. Die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, die aus Licht besteht, das 379.000 Jahre nach dem Urknall emittiert wird, hat eine Rotverschiebung von 1089. Und der noch zu beobachtende kosmische Neutrino-Hintergrund, der nur 2 Sekunden nach dem Urknall emittiert wird, sollte a Rotverschiebung von 1010.
Aber wie weit sind diese Objekte in Kilometern oder Lichtjahren entfernt? Wenn Sie jemals versucht haben, die Rotverschiebung in Kilometer, Parsec oder Lichtjahre umzurechnen, wissen Sie, dass die Aufgabe mit Schwierigkeiten verbunden ist. Die Berechnung hängt zunächst vom verwendeten Modell des Universums ab, sei es beispielsweise flach oder expandierend. Dann gibt es die tatsächlichen Parameter des Modells, die aus dem Universum selbst gemessen werden müssen, wie beispielsweise der Wert der Hubble-Konstante.
Nicht einmal Google macht diese Art der Entfernungsumrechnung.
Heute ändert sich dies dank der Arbeit von Sergey Pilipenko vom Astrospace Center des Lebedev Physical Institute in Moskau. Pilipenko hat die notwendigen Parameter aus den neuesten Ergebnissen des Planck-Teleskops entnommen, die letzte Woche vorgestellt wurden, und sie in ein Standardmodell des Universums namens Lambda-CDM gesteckt, das die Auswirkungen von dunkler Energie und kalter dunkler Materie umfasst.
Das Ergebnis ist eine Reihe einfacher Diagramme, die die Beziehung zwischen Rotverschiebung, Parsec, Alter und einigen anderen Parametern zeigen. ( Er hat sogar den Code veröffentlicht, der die Berechnung durchführt .) Das obige Diagramm zeigt die Beziehung für Rotverschiebungen von weniger als 20.
Für einen genaueren Blick folgen Sie dem untenstehenden Link.
Ref: arxiv.org/abs/1303.5961 : Kosmologischer Taschenrechner aus Papier und Bleistift