Рассчитайте приводимую величину красного смещения для галактики с наблюдаемой длиной волны линии Hα 750 нм (исходная 656.28 нм) и обсудите, какие дополнительные данные нужны для оценки расстояния с учётом космологического моделирования
Рассчитанное красное смещение: λobs=750 nm, λrest=656.28 nm\lambda_{\text{obs}}=750\ \text{nm},\ \lambda_{\text{rest}}=656.28\ \text{nm}λobs=750nm,λrest=656.28nm z=λobs−λrestλrest=750656.28−1≈0.14287
z=\frac{\lambda_{\text{obs}}-\lambda_{\text{rest}}}{\lambda_{\text{rest}}}=\frac{750}{656.28}-1\approx 0.14287 z=λrestλobs−λrest=656.28750−1≈0.14287 Приближённая скорость и расстояние по закону Хаббла: v≈c z≈(299792.458 km/s)×0.14287≈4.28×104 km/s
v\approx c\,z\approx (299792.458\ \text{km/s})\times 0.14287\approx 4.28\times10^{4}\ \text{km/s} v≈cz≈(299792.458km/s)×0.14287≈4.28×104km/s При H0=70 km/s/MpcH_0=70\ \text{km/s/Mpc}H0=70km/s/Mpc: D≈vH0≈4.28×10470≈6.12×102 Mpc
D\approx\frac{v}{H_0}\approx\frac{4.28\times10^{4}}{70}\approx 6.12\times10^{2}\ \text{Mpc} D≈H0v≈704.28×104≈6.12×102Mpc (Для H0=67.4 km/s/MpcH_0=67.4\ \text{km/s/Mpc}H0=67.4km/s/Mpc получится ∼6.35×102 Mpc\sim 6.35\times10^{2}\ \text{Mpc}∼6.35×102Mpc.) Для более точной оценки расстояния в рамках космологии используют люминисцентное расстояние: DL(z)=(1+z) c∫0zdz′H(z′),H(z)=H0Ωm(1+z)3+Ωk(1+z)2+ΩΛ
D_L(z)=(1+z)\,c\int_0^z\frac{dz'}{H(z')},\quad H(z)=H_0\sqrt{\Omega_m(1+z)^3+\Omega_k(1+z)^2+\Omega_\Lambda} DL(z)=(1+z)c∫0zH(z′)dz′,H(z)=H0Ωm(1+z)3+Ωk(1+z)2+ΩΛ Какие дополнительные данные нужны (кратко): - значения космологических параметров: H0, Ωm, ΩΛ, ΩkH_0,\ \Omega_m,\ \Omega_\Lambda,\ \Omega_kH0,Ωm,ΩΛ,Ωk и выбранная модель (обычно Λ\LambdaΛCDM); - уточнённый спектральный редшифт в системах отсчёта (гелицентрический → локальный кластер → CMB) для учёта движения наблюдателя; - оценка собственных (пекулярных) скоростей галактики и её окружения (важно при малых z); - подтверждение идентификации линии (чтобы исключить смешение с другой линией); - фотометрия/спектральный SED для K‑коррекции и учёта внутреннего и межзвёздного поглощения при переходе от потока к абсолютной светимости; - при высокоточной оценке — учёт гравитационного линзирования и систематик измерений. С этими данными можно численно проинтегрировать формулу для DL(z)D_L(z)DL(z) и получить корректную космологическую оценку расстояния.
λobs=750 nm, λrest=656.28 nm\lambda_{\text{obs}}=750\ \text{nm},\ \lambda_{\text{rest}}=656.28\ \text{nm}λobs =750 nm, λrest =656.28 nm
z=λobs−λrestλrest=750656.28−1≈0.14287 z=\frac{\lambda_{\text{obs}}-\lambda_{\text{rest}}}{\lambda_{\text{rest}}}=\frac{750}{656.28}-1\approx 0.14287
z=λrest λobs −λrest =656.28750 −1≈0.14287
Приближённая скорость и расстояние по закону Хаббла:
v≈c z≈(299792.458 km/s)×0.14287≈4.28×104 km/s v\approx c\,z\approx (299792.458\ \text{km/s})\times 0.14287\approx 4.28\times10^{4}\ \text{km/s}
v≈cz≈(299792.458 km/s)×0.14287≈4.28×104 km/s
При H0=70 km/s/MpcH_0=70\ \text{km/s/Mpc}H0 =70 km/s/Mpc:
D≈vH0≈4.28×10470≈6.12×102 Mpc D\approx\frac{v}{H_0}\approx\frac{4.28\times10^{4}}{70}\approx 6.12\times10^{2}\ \text{Mpc}
D≈H0 v ≈704.28×104 ≈6.12×102 Mpc
(Для H0=67.4 km/s/MpcH_0=67.4\ \text{km/s/Mpc}H0 =67.4 km/s/Mpc получится ∼6.35×102 Mpc\sim 6.35\times10^{2}\ \text{Mpc}∼6.35×102 Mpc.)
Для более точной оценки расстояния в рамках космологии используют люминисцентное расстояние:
DL(z)=(1+z) c∫0zdz′H(z′),H(z)=H0Ωm(1+z)3+Ωk(1+z)2+ΩΛ D_L(z)=(1+z)\,c\int_0^z\frac{dz'}{H(z')},\quad H(z)=H_0\sqrt{\Omega_m(1+z)^3+\Omega_k(1+z)^2+\Omega_\Lambda}
DL (z)=(1+z)c∫0z H(z′)dz′ ,H(z)=H0 Ωm (1+z)3+Ωk (1+z)2+ΩΛ
Какие дополнительные данные нужны (кратко):
- значения космологических параметров: H0, Ωm, ΩΛ, ΩkH_0,\ \Omega_m,\ \Omega_\Lambda,\ \Omega_kH0 , Ωm , ΩΛ , Ωk и выбранная модель (обычно Λ\LambdaΛCDM);
- уточнённый спектральный редшифт в системах отсчёта (гелицентрический → локальный кластер → CMB) для учёта движения наблюдателя;
- оценка собственных (пекулярных) скоростей галактики и её окружения (важно при малых z);
- подтверждение идентификации линии (чтобы исключить смешение с другой линией);
- фотометрия/спектральный SED для K‑коррекции и учёта внутреннего и межзвёздного поглощения при переходе от потока к абсолютной светимости;
- при высокоточной оценке — учёт гравитационного линзирования и систематик измерений.
С этими данными можно численно проинтегрировать формулу для DL(z)D_L(z)DL (z) и получить корректную космологическую оценку расстояния.