Wie wird die Expansionsrate des Universums aus Baryon Acoustic Oscillations erhalten?

Ich habe den Eindruck, dass der Schallhorizont eine feste physikalische Entfernung ist, daher sollte seine gemessene Bewegungsentfernung bei jeder Rotverschiebung immer gleich sein. Liege ich mit dieser Annahme richtig oder falsch?

Du hast Recht und Unrecht zugleich. Richtig in dem Sinne, dass, ja, in sich bewegenden Koordinaten der Abstand bei allen Rotverschiebungen gleich ist. Aber wenn wir Galaxienkataloge verwenden, um die BAO-Entfernungsskala, auch bekannt als BAO-Spitze, zu messen, variiert sie normalerweise mit der Rotverschiebung. Diese Schwankung ist sehr klein, in der Größenordnung von 1-2 h$^{-1}$MPC.

Aber wenn der Schallhorizont immer auf der gleichen physikalischen Skala ist, wie können wir dann heute Messungen verwenden, um die Expansionsrate zu bestimmen? Geben Ihnen die Korrelationsfunktionen richtige Trennungen, und daraus können wir mit verschiedenen kosmologischen Modellen bestimmen, welcher 𝐻0- oder 𝐻(𝑧)-Wert eine mitschwingende Trennung gleich dem Schallhorizont ergibt? Und ist das dasselbe wie das BAO-Signal?

Bevor die Rotverschiebung von Galaxien gemessen wurde, benutzten die Menschen einfach die Galaxienpositionen am Himmel (Rektaszension RA, Deklination DEC), um die Winkelkorrelationsfunktion zu berechnen. Sie können auch den BAO-Peak in der Winkelkorrelationsfunktion sehen. Heutzutage, da wir genaue Rotverschiebungsmessungen haben, berechnen die Leute die 3D-Korrelationsfunktion$\xi(r)$. Um Beschränkungen von BAO-Peaks auf sehr einfache Weise zu erhalten, können wir kurz Folgendes tun.

Dazu müssen wir zuerst RA, DEC und Rotverschiebung in kartesische X-, Y-, Z-Koordinaten konvertieren. In diesem Schritt gehen wir von einem kosmologischen Referenzmodell aus, wie in$\Omega_{M}=0.27, \Omega_{\Lambda}=0.7, h=0.67$usw. Jetzt haben wir 3D-Informationen unserer Galaxien und wir können Paare zählen und die erhalten$\xi(r)$, woraus wir den BAO-Peak berechnen können.

Menschen können dann theoretische Modellvorhersagen für verwenden$\xi(r)$, bei einem bestimmten Satz kosmologischer Parameter. Hier variieren Kosmologen den Satz kosmologischer Parameter, die uns ein spezifisches Ergebnis liefern$\xi(r)$. Nehmen wir an, wir haben 10 Variationen von$\Omega_{M}$,$\Omega_{\Lambda}$Und$h$. Das würde uns 30 theoretisch geben$\xi(r)$'s, und wir können den BAO-Peak für alle berechnen, indem wir ein empirisches Anpassungsmodell verwenden. Diese Peaks können nun mit dem beobachteten Peak aus den Daten verglichen und berechnet werden$\chi^{2} = \frac{(peak_{obs} - peak_{theory})^{2}}{err(peak_{obs})^{2}}$. Dies kann uns Einschränkungen für die verschiedenen kosmologischen Parameter geben.

Dies ist natürlich nur eine grundlegende Antwort auf Ihre Frage, und es sind viele andere Prozesse beteiligt! Sie können sich dieses kürzlich in arXiv veröffentlichte Papier ansehen , das nur die BAO-Spitzeninformationen verwendet, um Einschränkungen für kosmologische Entfernungsmessungen zu erhalten.