Как скорость расширения Вселенной получается из барионных акустических колебаний?

У меня сложилось впечатление, что звуковой горизонт представляет собой фиксированное физическое расстояние, поэтому его измеренное сопутствующее расстояние при любом красном смещении всегда должно быть одинаковым. Прав я или не прав в этом предположении?

Вы и правы, и неправы одновременно. Правильно в том смысле, что да, в сопутствующей системе координат расстояние одинаково при всех красных смещениях. Но когда мы используем каталоги галактик для измерения шкалы расстояний BAO, также известной как пик BAO, она обычно меняется в зависимости от красного смещения. Эта вариация очень мала, порядка 1-2 часов.$^{-1}$Мпк

Но если звуковой горизонт всегда находится в одном и том же физическом масштабе, как мы можем сегодня использовать измерения для определения скорости расширения? Дают ли вам корреляционные функции надлежащее разделение, и исходя из этого с помощью различных космологических моделей мы можем определить, какое значение 𝐻0 или 𝐻(𝑧) дает сопутствующее расстояние, равное звуковому горизонту? И это то же самое, что и сигнал БАО?

До того, как было измерено красное смещение галактик, люди просто использовали положения галактик на небе (прямое восхождение RA, склонение DEC) для расчета функции угловой корреляции. Вы также можете увидеть пик BAO в функции угловой корреляции. В настоящее время, поскольку у нас есть точные измерения красного смещения, люди вычисляют трехмерную корреляционную функцию$\xi(r)$. Чтобы получить ограничения от пиков BAO очень простым способом, мы можем вкратце сделать следующее.

Для этого нам сначала нужно преобразовать RA, DEC и красное смещение в декартовы координаты X, Y, Z. Именно на этом этапе мы принимаем реперную космологическую модель, как в$\Omega_{M}=0.27, \Omega_{\Lambda}=0.7, h=0.67$и т. д. Теперь у нас есть 3D-информация о наших галактиках, и мы можем посчитать пары и получить$\xi(r)$, из которого мы можем вычислить пик БАО.

Затем люди могут использовать предсказания теоретической модели для$\xi(r)$, учитывая определенный набор космологических параметров. Именно здесь космологи варьируют набор космологических параметров, что дает нам конкретную картину.$\xi(r)$. Допустим, у нас есть 10 вариантов$\Omega_{M}$,$\Omega_{\Lambda}$и$h$. Это дало бы нам 30 теоретических$\xi(r)$, и мы можем вычислить пик BAO для всех из них, используя эмпирическую подходящую модель. Эти пики теперь можно сравнить с наблюдаемым пиком из данных, и мы можем рассчитать$\chi^{2} = \frac{(peak_{obs} - peak_{theory})^{2}}{err(peak_{obs})^{2}}$. Это может дать нам ограничения на различные космологические параметры.

Конечно, это всего лишь базовый ответ на ваш вопрос, и здесь задействовано множество других процессов! Вы можете ознакомиться с этой статьей, недавно опубликованной в arXiv , в которой используется только информация о пиках BAO для получения ограничений на меры космологических расстояний.