קורדינטות בקוסמולוגיה

מתוך אסטרופדיה
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

שימוש ביחסות כללית מאפשר לנו לרשום את חוקי הפיסיקה ללא תלות במערכת הקורדינטות שנבחר. לעיתים בחירת מערכת קורדינטות עוזרת לנו לפתח אינטואיציה פיסיקלית או מקלה על החישובים. לפני תורת היחסות הכללית צופים במערכות קורדינטות שונות ימדדו את אותם חוקים פיסיקלים. אך ערכים מדידים מסוימים יהיו עבורם שונים (ראו לדוגמא אנרגיה אפלה).

קורדינטות נעות יחדיו

קורדינטות נעות יחדיו (באנגלית comoving coordinates) הינם קורדינטות שנעות יחד עם היקום המתפשט. על כן צופה הנע עם התפשטות היקום לא חש כי הוא מתפשט. באופן אנלוגי, צופה הנע ברכבת לא מרגיש בתנועת הרכבת והוא יכול להסיק כי הרכבת נעה אם הוא יתבנון מהחלון ויקבל נקודת יחוס. אך כיוון שאין "חלון" ליקום צופה הנע עם התפשטות היקום, כלומר אין נקודת יחוס, הצופה בקורדינטות הנ"ל לא חש בהתפשטות היקום.

קורדינטות פיסיקליות

קורדינטות פיסיקליות (באנגלית physical coordinates) אילו הן קורדינטות ביחס לאיזו שהיא מערכת שרירותית הנמצאת במנוחה יחסית ליקום.

פקטור הסקלה

פקטור הסקלה (באנגלית scale factor), מסומן באות a, הוא פונקציה המשתנה בזמן ומתארת את ההתפשטות היחסית של היקום. השימוש המקובל בפקטור זה הוא כפקטור חסר יחידות. אם נסמן ב-x קורדינטות נעות יחדיו (כלומר comoving) וב-r קורדינטות פיסיקליות, הקשר בניהן יהיה באמצעות פקטור הסקלה: r=a(t)\cdot x. באופן קונבנציונלי נהוג לכייל את פקטור הסקלה לאחד היום. כלומר: a(t_p=13.7\pm0.2 Gyr)=1, כאשר t_p הוא גיל היקום והוא לערך 13.7\pm0.2 מליארד שנה. במילים אחרות פקטור הסקלה מבטא פי כמה מרחק פיסיקלי ביקום גדל בין שתי תקופות כתוצאה מהתפשטות היקום.

שינוי פקטור הסקלה עם הזמן נקבע ע"י משוואות השדה של איינשטין בתורת היחסות הכללית. באופן מקומי עבור מערכת איזוטרופית ואחידה (ראו העיקרון הקוסמולוגי) ניתן לתאר את פקטור סקלה באמצעות משוואות פרידמן. פקטור הסקלה קשור לפרמטר האבל, H, באופן הבא: H=\frac{\dot{a}}{a}.

הסחה לאדום קוסמולוגית

הסחה לאדום קוסמולוגית (באנגלית: Cosmological Redshift) היא הסחה לאדום הנובעת כתוצאה מהתפשטות היקום (ראו המפץ הגדול וחוק האבל). התפשטות היקום גורמת לכך שהאור מעצמים רחוקים המתרחקים מאיתנו בהתאם לחוק האבל יוסח לאדום. התופעה הזו דומה להסחה לאדום הנגרמת מאפקט דופלר. הקשר בין ההסחה לאדום לפקטור הסקלה הוא: 1+z=\frac{1}{a}.

ראו גם

הרצאות וידאו


מחברים


סמדר נאוז