Ungefähre Wasserstoffdichte im [beobachtbaren] Universum

Lass das Universum vollständig aus Wasserstoff bestehen. Und wir haben auch Rotverschiebung z = 6 . mit Hubble-Konstante H 0 = 2.1941747572815535 × 10 18 s 1 . Wir kennen auch diese Dichte des Universums ρ = 3 H 2 8 π G ( G = 6.67 × 10 11 m 3   k g 1   s 2 ).

Ist der folgende Ansatz richtig, um die Anzahldichte von Wasserstoff im Universum zu finden?

Zuerst berechnen wir die Dichte ρ = 3 H 2 8 π G , dann haben wir 1 + z = 1 + v / c 1 v / c . Daraus bekommen wir v = H × R und daraus berechnen wir R , der Radius des beobachtbaren Universums. Damit berechnen wir das Volumen des Universums v = ( 4 π / 3 ) R 3 und wir bekommen die Messe M = ρ v . Dann berechnen wir die Anzahl der Wasserstoffatome mit N = M / m h j d r Ö g e n . Jetzt haben wir die Zahlendichte von Wasserstoff ρ = N / v .

Ist diese Lösung richtig? Oder müssen wir es anders lösen?

Die Quelle der Frage ist die Nationale Olympiade des Iran, die nicht auf Englisch verfügbar ist, daher ist das Obige meine Übersetzung für die Frage.

H bis 16 signifikante Stellen? LOL.
@RobJeffries Es wird berechnet, indem die übliche Nicht-SI-Einheit KM / sMpc in SI-Einheiten geändert wird. Ich weiß, dass wir die Hubble-Konstante nicht mit dieser Genauigkeit kennen, und die Zahl ergibt sich aus der Änderung von H = 67,8 KM / sMpc. Parsec im Nenner hat dies verursacht!
@RobJeffries Entschuldigung, es war H0 in der Hauptfrage. Ich habe den Index vergessen. Ich weiß auch, dass wir durch eine Einheitenumrechnung keine Genauigkeit erreichen. Wir verwenden H und in der Formel und im letzten Teil ersetzen wir es durch ein geeignetes ungefähr, wie 2,2.
Ich denke, es gibt einige Regeln für Fragen zum Überprüfen meiner Hausaufgaben, aber hier sind einige Hinweise: Ihre Definition der Rotverschiebung ist die Dopplerverschiebung, während Sie die kosmologische Definition 1+z = 1/a benötigen; Ihre Definition des Hubble-Gesetzes verwechselt Radius mit Entfernung; und Sie müssen sich nicht um die Lautstärke kümmern, wenn Sie nur an der Dichte interessiert sind.
Ich stimme dafür, diese Frage als nicht zum Thema gehörend zu schließen, da es sich anscheinend um eine mathematische Frage handelt, nicht um Astronomie in der realen Welt
Es gibt die Doppler-Verschiebung, das Hubble-Gesetz, die Dichte des Universums. Ich denke, das ist Astro?

Antworten (1)

Um die Antwort abzuschätzen, müssen Sie also die Massendichte in die Zahlendichte umwandeln n H = ρ H / m H . Nachdem Sie die aktuelle Zahlendichte erhalten haben, müssen Sie sie auf endlich rot verschieben z , hier z = 6 . Denken Sie daran, dass sich die Dichte von Wasserstoff entwickelt ( 1 + z ) 3 aufgrund der Expansion des Universums.

Die Annahme, dass das Universum vollständig aus Wasserstoff bestehen soll, macht diese Frage jedoch höchst unrealistisch, daher stimme ich @James K zu, dass dies keine Astronomie der realen Welt ist. In der realen Welt bestehen nur etwa 5 % der Gesamtenergie aus Baryonen, zu denen Wasserstoff im Überfluss gehört 75 % . Auch bei Rotverschiebung z 6 , Sternentstehung etc. senkt die Dichte des neutralen Wasserstoffgases, vgl. neuere Beobachtungen hier und hier .