宇宙膨脹計算機

宇宙膨脹描述相隔遙遠、未受重力束縛的宇宙區域之間距離的增長。紅移z記錄光子從發射至今波長拉長的程度，而發射時的尺度因子為a = 1/(1 + z)。哈伯常數H₀以公里每秒每百萬秒差距描述目前的膨脹率。這不表示每個物體都在靜止空間中以正比於距離的速度飛行；宇宙學中的空間幾何會演化，附近受束縛的系統不會以相同方式參與膨脹。 本計算機採用物質加暗能量的平坦宇宙模型。在指定紅移下，膨脹率為H(z) = H₀√[Ωm(1 + z)³ + ΩΛ]。物質密度與尺度因子的立方成反比，因此越往過去，物質在動力學上越重要；宇宙常數的密度則維持不變。現今常用的示範參數為Ωm接近0.3、ΩΛ接近0.7。模型未納入輻射與曲率，因此最適用於不太高的紅移，以及輸入密度參數代表近似平坦宇宙的情況。 膨脹宇宙中的距離有數種定義。視線方向的共動距離保留以現今為基準的座標間隔，由c/H₀乘以1/E(z)的數值積分求得。本頁使用辛普森法則計算積分。光度距離為共動距離乘以(1 + z)，用來連結天體本質光度與觀測通量。此處未顯示的角直徑距離，則是共動距離除以(1 + z)。只有鄰近來源的這些距離才近似相等，因此必須選擇符合觀測目的的定義。 回溯時間欄位僅顯示為參考值，因為獨立求得該值需要另一個宇宙學積分，以及對所有能量成分的假設。它可用於註記範例，或將外部取得的年齡估值與距離結果比較。本工具供教學使用，並非精密宇宙學分析流程。高紅移研究應納入輻射、微中子、適用時的曲率、參數共變異數，以及嚴格控制的數值方法。已發表研究也會仔細區分固有、共動、光度及角距離。觀測分析應採用最新巡天參數、成熟的宇宙學程式庫、不確定度傳播及同儕審查方法，不應將單一計算結果視為測量值。