Основываясь на исследовании, которое обнаружило, что Вселенная имеет положительную кривизну, насколько большой будет вся Вселенная?

Это исследование показало, что Вселенная имеет положительную кривизну https://www.nature.com/articles/s41550-019-0906-9 . На самом деле я не хотел покупать его и смотреть, написано ли там, насколько большой может быть Вселенная. Я знаю, что у него недостаточно низкое значение p, чтобы его можно было считать подтвержденным. Существует ли большая погрешность для всего размера Вселенной?

Ответы (1)

Удивительно маленький!

(Мне, по крайней мере.)

Упомянутый документ можно найти в arXiv как Di Valentino et al. (2019) .

Как это обычно бывает с результатами Планка, точные значения космологических параметров зависят от того, насколько вы доверяете вспомогательным данным, таким как данные о барионных акустических колебаниях (из таких обзоров, как 6dF Galaxy Survey, SDSS и BOSS), данные о сверхновых, модели нуклеосинтеза Большого взрыва. В этом ответе я предполагаю, что предполагаемое значение параметра кривизны определяется их " Λ С Д М + Ом К " модель с их 99% доверительным интервалом 0,007 > Ом К > 0,095 , т.е. я буду использовать

Ом К "=" 0,0438 0,0512 + 0,0368 .
Динамика Вселенной задается уравнениями Фридмана , которые можно переформулировать следующим образом:
Ом К "=" к с 2 р 0 2 а ( т ) 2 ЧАС ( т ) 2 ,
где к "=" + 1 для закрытой вселенной, а 1 сегодня, ЧАС "=" ЧАС 0 - постоянная Хаббла сегодня, и р 0 - радиус кривизны, а с это скорость света. Значение ЧАС 0 несколько зависит от принятого значения Ом К ; здесь я буду использовать ЧАС 0 70 к м с 1 М п с 1 .

В этом случае мы получаем, что радиус Вселенной примерно

р 0 67 21 + 100 б я л л я о н л я г час т - у е а р с . ( 99 % С . л . )

Принимая «основной» космологический параметр, наблюдаемая Вселенная имеет радиус 46,3 г л у р . Этот результат несколько изменится в случае замкнутой Вселенной, но я не могу определить предпочитаемый автором набор космологических параметров. Если мы тем не менее просто используем это значение, это означает, что в настоящее время мы можем наблюдать объемную долю

ф "=" В о б с В т о т ( 46,3 67 21 + 100 ) 3 33 31 + 67 %
всей Вселенной, т.е. мы видим где-то от нескольких процентов до всего, а скорее всего «треть».

Значит, окружность всей Вселенной в 4,52 раза больше, чем диаметр наблюдаемой Вселенной?
Насколько велика наблюдаемая Вселенная по сравнению со всей Вселенной?
Геометрия замкнутой вселенной немного отличается от плоской, но если я правильно посчитал, то разница на уровне ~1%, то есть грубо, с диаметром обс. Вселенной ~2×46 Глир, и окружность всей Вселенной С 2 π р 0 434 Глир, ты прав. обс. Тогда Вселенная включает примерно ( 43 / 67 ) 3 25 % общей Вселенной.
@ user1781498 Наблюдаемая Вселенная не ~ 14 Глир - свет, который мы видим от далеких объектов, сейчас находится на расстоянии 46 Глиров - свет путешествовал почти 14 Глиров, но удаленный объект все это время удалялся от нас и сейчас очень далеко. См. хорошее обсуждение Дэвиса и Лайнуивера. arxiv.org/pdf/astro-ph/0310808.pdf
@pela Этот расчет дает радиус наблюдаемой вселенной, не так ли?
@Reign Нет, это (т.е. р 0 ) должен быть радиусом всей Вселенной .
@pela Что-то меня беспокоит. Предположим, мы живем на двумерной сфере. Итак, мы двухмерные существа. Радиус наблюдаемой Вселенной имеет значение, поскольку мы можем измерить его и сказать, что это x ly. Но «радиус вселенной» для двумерной сферы кажется не очень значимым. Мы можем измерить радиус кривизны и придать ему некоторый смысл. Но мы не можем указать какое-либо направление или определить расстояние для радиуса Вселенной, поскольку она находится не в том же пространстве, в котором мы живем? Та же логика применима и к 3D-сфере. Что мне не хватает?
@Reign Я должен признать, что я не дифференциальный геометр, но помните, что замкнутая трехмерная вселенная не похожа на «нормальную» трехмерную сферу с границей. Это правда, что вы не можете указать в каком-то направлении и сказать: «Вот куда идет радиус кривизны», но это не значит, что его там нет. Любая точка в пространстве имеет радиус кривизны — скаляр, — и если пространство однородно и изотропно, оно везде одинаково. Я думаю, если н D-пространство встроено в ( н + 1 ) D (например, обычный шар в обычном трехмерном пространстве), тогда вы можете задать направление, но это не обязательно (обязательно) для нашей Вселенной.
@pela Ну да, действительно, радиус кривизны имеет какое-то значение, но в своем посте вы утверждаете, что «радиус Вселенной равен x ly». Я не думаю, что это возможно, поскольку вы не можете определить расстояние для «радиуса вселенной». Просто радиус вселенной и радиус кривизны вселенной - это две совершенно разные вещи.
@Reign Хм… нет, это неправильно: радиус кривизны р 0 является скаляром с размерностью расстояния. Для положительно искривленной Вселенной R0 можно определить как фактический радиус Вселенной. Хорошее введение в это есть у Райдена (2003) .
@Reign Это правда, что р 0 не следует рассматривать как радиус, скажем, Земли, поскольку Земля представляет собой трехмерный шар в трехмерном пространстве. Я полагаю, что лучшая аналогия состоит в том, чтобы думать о р 0 как ½ окружности Земли, т. е. 20 тыс. км, так что если вы посмотрите на 20 тыс. км влево и на 20 тыс. км вправо, вы увидите одно и то же место. Но так как прошло мало времени, на данный момент вы можете видеть только 7800 км, что делает видимыми для вас 33% поверхности Земли (в комментарии выше я ошибочно написал 25%, потому что использовал 43 Глира вместо 46 Глиров).
так что наблюдаемая вселенная составляет 33% всей вселенной вместо 25% всей вселенной?
@user1781498 user1781498 Да, если мы используем оценку 67 Glyr, но обратите внимание на планки погрешностей, а также тот факт, что использование других ограничений (BAO, SN-Ia, …) вместе с данными Planck дает несколько другие цифры. Кроме того, я должен сказать, что я не вдавался в статистические методы этой статьи — было бы справедливо сказать, что результаты не являются бесспорными.