Приблизительная плотность водорода в [наблюдаемой] Вселенной

Пусть Вселенная полностью состоит из водорода. А еще у нас есть красное смещение г знак равно 6 . с постоянной Хаббла ЧАС 0 знак равно 2.1941747572815535 × 10 18 с 1 . Мы также знаем, что плотность Вселенной р знак равно 3 ЧАС 2 8 π грамм ( грамм знак равно 6,67 × 10 11 м 3   к грамм 1   с 2 ).

Верен ли следующий подход для определения плотности водорода во Вселенной?

Сначала вычисляем плотность р знак равно 3 ЧАС 2 8 π грамм , то имеем 1 + г знак равно 1 + в / с 1 в / с . Отсюда мы получаем в знак равно ЧАС × р и из этого мы вычисляем р , радиус наблюдаемой Вселенной. При этом мы вычисляем объем Вселенной В знак равно ( 4 π / 3 ) р 3 и мы получаем мессу М знак равно р В . Затем мы вычисляем количество атомов водорода с Н знак равно М / м час у г р о грамм е н . Теперь у нас есть числовая плотность водорода р знак равно Н / В .

Правильно ли это решение? Или мы должны решить это по-другому?

Источником вопроса является Национальная олимпиада Ирана, которая недоступна на английском языке, поэтому приведенный выше мой перевод вопроса.

H до 16 значащих цифр? РЖУ НЕ МОГУ.
@RobJeffries Он рассчитывается путем замены обычной единицы измерения KM / sMpc, отличной от SI, на единицы SI. Я знаю, что мы не знаем постоянную Хаббла с такой точностью, и число получено путем изменения H = 67,8 км/сМпк. Парсек в знаменателе стал причиной этого!
@RobJeffries Извините, в главном вопросе было H0. Я забыл индекс. Кроме того, я знаю, что мы не получаем точности, выполняя преобразование единиц. Мы используем H и в формуле, и в последней части мы заменяем ее соответствующим приближением, например 2,2.
Я думаю, что есть некоторые правила относительно вопросов «проверь мою домашнюю работу», но вот несколько советов: Ваше определение красного смещения — это доплеровское смещение, в то время как вам нужно космологическое определение 1+z = 1/a; ваше определение закона Хаббла путает радиус с расстоянием; и вам не нужно заботиться об объеме, если вас интересует только плотность.
Я голосую за то, чтобы закрыть этот вопрос как не по теме, потому что это, похоже, вопрос по математике, а не об астрономии в реальном мире.
Есть доплеровский сдвиг, закон Хаббла, плотность Вселенной. я так понимаю это астро?

Ответы (1)

Итак, чтобы оценить ответ, вам нужно преобразовать плотность массы в числовую плотность по формуле н ЧАС знак равно р ЧАС / м ЧАС . После получения текущей плотности чисел вам нужно сместить ее в красную сторону до конечной г , здесь г знак равно 6 . Имейте в виду, что плотность водорода изменяется ( 1 + г ) 3 из-за расширения Вселенной.

Тем не менее, предположение «пусть вселенная полностью состоит из водорода» делает этот вопрос крайне нереалистичным, поэтому я согласен с @James K, что это не астрономия реального мира. В реальном мире только около 5% всей энергии состоит из барионов, среди которых содержание водорода составляет 75 % . Кроме того, при красном смещении г 6 , звездообразование и т. д. снижает плотность нейтрального газообразного водорода, см. недавние наблюдения здесь и здесь .