共动体积计算器

共动体积计算器是一种宇宙学工具，旨在计算给定红移范围内宇宙的总共动体积。共动体积考虑了宇宙的膨胀，并用于估计 密度 星系，研究宇宙学参数，分析宇宙的大尺度结构。

通过整合 同动距离该计算器使研究人员能够了解天体在一致参考框架内的空间分布，而不受空间扩展的影响 次.

共动体积计算器公式

地点：
Comoving_Volume(z) 是向红移 z 方向的共动体积
π 是 数学的 常数π
Comoving_Distance(z) 是红移 z 处的共动距离

共动距离计算

Comoving_Distance(z) = c * ∫ 从 0 到 z [1 / H(z')] dz'

地点：
c 是 速度 的光在 米每秒
z 是红移
H(z) 是哈勃参数与红移的关系

哈勃参数公式

对于平坦的 Lambda-CDM 宇宙：
H(z) = H0 * sqrt(Ω_m * (1 + z)³ + Ω_Λ)

地点：
H0 是 哈勃常数 在 s⁻¹
Ω_m 是物质密度参数
Ω_Λ 是暗能量密度参数
（1 + z）是由于宇宙膨胀而导致波长被拉长的因子

因变量

将哈勃常数转换为 SI 单位：
H0（以 s⁻¹ 为单位）=（H0_km_s_Mpc * 1000）/3.086e22

地点：
H0_km_s_Mpc 是哈勃常数，单位为 km/s/Mpc
1000 将 公里 转换为 米
3.086e22 将兆秒差距转换为米

对于平坦的宇宙：
Ω_m + Ω_Λ = 1

这些公式通常需要对共动距离进行数值积分。一旦确定了共动距离，就将其代入共动体积公式以计算总体积。

近似共动体积表

红移 (z)	哈勃常数 (km/s/Mpc)	物质密度 (Ω_m)	暗能量密度 (Ω_Λ)	近似共迁移量 (Gpc³)
0.1	70	0.3	0.7	0.004
0.5	70	0.3	0.7	0.065
1.0	70	0.3	0.7	0.350
2.0	70	0.3	0.7	2.500
3.0	70	0.3	0.7	6.000

该表使用标准宇宙学参数提供了常见红移的近似共动体积。

共动体积计算器示例

考虑一个红移z = 2.0的星系。假设：
哈勃常数，H0 = 70 公里/秒/Mpc
物质密度，Ω_m = 0.3
暗能量密度，Ω_Λ = 0.7

1. 将哈勃常数转换为 SI 单位：
   H0（以 s⁻¹ 为单位）=（70 * 1000）/（3.086e22）≈ 2.27e-18 s⁻¹
2. 计算 z = 2.0 处的哈勃参数：
   H(z) = 2.27e-18 * sqrt(0.3 * (1 + 2.0)³ + 0.7) ≈ 7.82e-18 s⁻¹
3. 通过数值求解积分来找到共动距离：
   共移距离（2.0）≈ 5300 Mpc
4. 将共动距离代入体积公式：
   共动量（2.0）=（4 * π / 3）*（5300）³≈2.5 Gpc³

因此，到红移 z = 2.0 的总共移体积约为 2.5 Gpc³。

最常见的常见问题解答