宇宙膨胀计算器

宇宙膨胀描述相隔遥远、未被引力束缚的宇宙区域之间距离的增长。红移z记录光子自发射以来波长被拉伸的程度，发射时的尺度因子为a = 1/(1 + z)。哈勃常数H₀以千米每秒每兆秒差距表示当前膨胀率。这并不意味着所有物体都在静止空间中以与距离成正比的速度飞行；在宇宙学中，空间几何随时间演化，而附近受引力束缚的系统并不以相同方式参与膨胀。 本计算器使用物质加暗能量的平直宇宙模型。在给定红移下，膨胀率为H(z) = H₀√[Ωm(1 + z)³ + ΩΛ]。物质密度与尺度因子的立方成反比，因此越往过去，物质的动力学作用越重要；宇宙学常数对应的密度则保持不变。当前常用的示例参数是Ωm接近0.3、ΩΛ接近0.7。模型忽略辐射与曲率，因此最适用于不太高的红移，以及输入密度参数代表近似平直宇宙的情况。 膨胀宇宙中的距离有多种定义。视线方向共动距离保留以当前为基准的坐标间隔，计算方式为c/H₀乘以1/E(z)的数值积分。本页采用辛普森法则求积分。光度距离等于共动距离乘以(1 + z)，用于联系天体本征光度与观测流量。此处未显示的角直径距离，则为共动距离除以(1 + z)。这些距离仅对近邻天体近似一致，因此必须选择与观测相匹配的定义。 回溯时间字段仅作为参考值显示，因为独立求得该值需要另一项宇宙学积分，并对全部能量成分作出假设。它可用于标注示例，或将外部得到的年龄估值与距离结果进行比较。本工具用于教学，并非精密宇宙学计算流程。高红移研究应纳入辐射、中微子、适用时的曲率、参数协方差，以及严格控制的数值方法。已发表研究也会仔细区分固有距离、共动距离、光度距离和角距离。进行观测分析时，应使用当前巡天参数、成熟的宇宙学库、不确定度传播及经过同行评审的方法，而非将单次计算结果当作测量值。