Calculadora de expansão do universo

A expansão cósmica descreve o aumento das distâncias entre regiões muito afastadas e não ligadas gravitacionalmente. O desvio para o vermelho z registra quanto o comprimento de onda de um fóton se alongou desde a emissão, enquanto o fator de escala na emissão é a = 1/(1 + z). A constante de Hubble H₀ descreve a taxa atual de expansão em quilômetros por segundo por megaparsec. Isso não significa que todos os objetos voem por um espaço estático com velocidade proporcional à distância: na cosmologia, a geometria do espaço evolui, e sistemas próximos ligados não participam da expansão da mesma forma. Esta calculadora usa um modelo plano com matéria e energia escura. No desvio escolhido, a taxa é H(z) = H₀√[Ωm(1 + z)³ + ΩΛ]. A matéria ganha importância dinâmica no passado porque sua densidade varia com o inverso do cubo do fator de escala, enquanto a constante cosmológica mantém densidade fixa. Valores ilustrativos atuais típicos são Ωm perto de 0.3 e ΩΛ perto de 0.7. Radiação e curvatura são omitidas, então o modelo é mais útil em desvios moderados e com parâmetros que representem um universo aproximadamente plano. A distância em um universo em expansão tem várias definições. A distância comóvel na linha de visada preserva a separação de coordenadas referida ao presente e é calculada por c/H₀ vezes a integral numérica de 1/E(z). A página usa a regra de Simpson para essa integral. A distância de luminosidade é (1 + z) vezes a distância comóvel e relaciona a luminosidade intrínseca ao fluxo observado. A distância de diâmetro angular, não exibida aqui, seria a comóvel dividida por (1 + z). Essas distâncias só são próximas para fontes vizinhas, por isso é essencial escolher a definição adequada à observação. O tempo retrospectivo é exibido como referência, pois calculá-lo de forma independente exige outra integral cosmológica e hipóteses sobre todos os componentes de energia. Ele pode anotar um exemplo ou comparar uma estimativa externa de idade com os resultados de distância. A saída é educativa, não um sistema de cosmologia de precisão. Estudos em altos desvios devem incluir radiação, neutrinos, curvatura quando adequada, covariância dos parâmetros e métodos numéricos rigorosos. A pesquisa publicada também distingue cuidadosamente distâncias próprias, comóveis, de luminosidade e angulares. Em análises observacionais, use parâmetros atuais de levantamentos, bibliotecas cosmológicas consolidadas, propagação de incertezas e métodos revisados por pares, em vez de tratar um único resultado como medição.