Rechner für die Expansion des Universums

Kosmische Expansion beschreibt das Anwachsen von Entfernungen zwischen weit getrennten, gravitativ ungebundenen Regionen des Universums. Die Rotverschiebung z erfasst, wie stark sich die Wellenlänge eines Photons seit seiner Emission gedehnt hat; der Skalenfaktor bei Emission ist a = 1/(1 + z). Die Hubble-Konstante H₀ beschreibt die heutige Expansionsrate in Kilometern pro Sekunde pro Megaparsec. Das bedeutet nicht, dass alle Objekte mit entfernungsproportionaler Geschwindigkeit durch einen statischen Raum fliegen. In der Kosmologie entwickelt sich die Raumgeometrie, und nahe gebundene Systeme nehmen nicht auf dieselbe Weise an der Expansion teil. Der Rechner verwendet ein flaches Modell aus Materie und dunkler Energie. Bei gewählter Rotverschiebung gilt H(z) = H₀√[Ωm(1 + z)³ + ΩΛ]. Materie wird in der Vergangenheit dynamisch wichtiger, weil ihre Dichte umgekehrt proportional zur dritten Potenz des Skalenfaktors ist. Eine kosmologische Konstante behält dagegen ihre Dichte. Typische heutige Beispielwerte sind Ωm nahe 0.3 und ΩΛ nahe 0.7. Strahlung und Krümmung fehlen, weshalb das Modell vor allem bei mäßiger Rotverschiebung und Dichteparametern für ein annähernd flaches Universum sinnvoll ist. Entfernung hat im expandierenden Universum mehrere Definitionen. Die mitbewegte Entfernung entlang der Sichtlinie erhält den auf heute bezogenen Koordinatenabstand und ergibt sich aus c/H₀ mal dem numerischen Integral von 1/E(z). Diese Seite nutzt dafür die Simpson-Regel. Die Leuchtkraftentfernung ist das (1 + z)-Fache der mitbewegten Entfernung und verknüpft intrinsische Leuchtkraft mit beobachtetem Strahlungsfluss. Die hier nicht angezeigte Winkeldurchmesserentfernung wäre die mitbewegte Entfernung geteilt durch (1 + z). Nur bei nahen Quellen stimmen diese Größen ungefähr überein; die zur Beobachtung passende Definition ist daher entscheidend. Die Rückblickzeit wird als Referenzwert angezeigt, da ihre unabhängige Berechnung ein weiteres kosmologisches Integral und Annahmen über alle Energiekomponenten erfordert. Sie kann ein Beispiel ergänzen oder eine extern bestimmte Altersschätzung den Entfernungen gegenüberstellen. Die Ausgabe dient dem Lernen, nicht der Präzisionskosmologie. Arbeiten bei hoher Rotverschiebung sollten Strahlung, Neutrinos, gegebenenfalls Krümmung, Parameterkovarianzen und streng kontrollierte numerische Methoden berücksichtigen. Veröffentlichte Forschung unterscheidet ebenfalls sorgfältig zwischen Eigen-, mitbewegten, Leuchtkraft- und Winkelentfernungen. Nutze für Beobachtungsanalysen aktuelle Durchmusterungsparameter, etablierte Kosmologiebibliotheken, Unsicherheitsfortpflanzung und begutachtete Methoden, statt ein einzelnes Rechnerergebnis als Messung zu behandeln.