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적색편이량에 따른 허블법칙에서의 고유거리 공식 질문입니다. 2020-03-13
  • 분야
    천체(우주)
  • 조회수
    3152
질문
허블 법칙에 관한 질문인데요.
적색편이량(z)의 수치에 따라 고유거리 구하는 공식이 다른것으로 알고 있는데요.
'천문학 및 천체물리학'이란 책에서는
1) z<0.08 일때 d=cz/H0
2) 0.083) 평탄한 우주에서는 c/H0(1+1/(1+z)^(1/2)
으로 구한다고 되어있습니다.
저는 세 공식 다 평탄한 우주라고 가정하고 사용하는 것이라고 생각했는데요. 3)의 공식은 우주상수가 0인 평탄한 우주에서 고유거리에 대한 수식이라고 합니다. 3) 공식을 평탄한 우주일때라고 특별히 언급한 이유가 무엇인지 궁금합니다....셋의 차이점이 정확히 뭔가요...?
답변
안녕하십니까, 한국천문연구원입니다.

답변1) z 이 1에 비해 아주 작은 수인 경우에는 그런 식으로 구하면 됩니다.
답변2) 프리드만 우주에서 빛의 상대론적인 경로를 사용하면 z의 변화량 dz과 우주거리 D의 변화량 dD을 연관시킬 수 있는 공식을 얻을 수 있습니다.
좌변과 우변을 적분하면 쉽게 우주거리 D를 z에 대한 적분방정식으로 표현할 수 있습니다. 적색편이가 0,08답변3) 우주에 물질이 100%인 경우는 2)의 적분 방정식이 쉽게 손으로도 풀려서 그런 쉬운 해답을 줍니다.
하지만 단지 우주가 편평한 경우외에도, 암흑에너지가 있는 경우, 아인슈타인 방정식에서 고차항에 non-trivial 한 high order 항이 있는 경우,
DGP 브레인이 거시 영역에서 오차원 이상의 숨은 차원이 드러나는 경우 등, 아직 밝혀지지 않은 어떤 가능성을 배제할 수 없기 때문에 2)에서 밝힌 것처럼 적분방정식으로 푸는 것이 가장 좋습니다.

감사합니다.