¿Dónde puedo encontrar datos de origen para el gráfico de expansión métrica a lo largo del tiempo, como se muestra en esta página web de ESA?

Esta página web de ESA/Hubble muestra el tamaño del universo a lo largo del tiempo. (Sé que el "tamaño del universo" es una gran simplificación y está abierto a múltiples definiciones y ambigüedad, pero este tipo de gráfico es más o menos lo que busco).

Pero no se citan datos de origen. Esto es lo más cercano que puedo encontrar a lo que busco: ¿dónde puedo encontrar datos de origen que coincidan con este gráfico?

Vea esta respuesta en physics.SE que traza la tasa de expansión.
Para obtener una descripción general del tema, la página de Wikipedia sobre la expansión del Universo es completa y fácil de seguir.

Respuestas (1)

Tenía la esperanza de que un físico pudiera responder a esto, ya que solo soy un entusiasta científico de sillón cuya licenciatura en cálculo fue hace 30 años. Pero como nadie más lo ha intentado, déjame intentar una respuesta.

El gráfico de la página web es una representación simplista y algo exagerada de la evolución del factor de escala cósmico a (t) a lo largo del tiempo. Puede derivar los "datos de origen" usted mismo utilizando las siguientes métricas para los tres períodos distintos en la expansión del Universo, ya que la única variable es t, que en este caso es la edad del Universo. El factor de escala a(t) es adimensional.

Durante el período más temprano del Universo hasta unos 47.000 años después del Big Bang, el Universo estuvo dominado por la radiación. La evolución del factor de escala en la métrica FLRW para este periodo está dada por:

a ( t ) ∝ t

Después de ese brevísimo tiempo (en términos cosmológicos), la materia asumió el papel de factor dominante en el Universo durante los siguientes 9.800 millones de años, y la evolución del factor de escala viene dada por:

a ( t ) ∝ t 2 / 3

Finalmente, el Universo en el período actual está dominado por la energía oscura, y la evolución del factor de escala está dada por:

a ( t ) ∝ mi X pag ( H t )
donde H es la constante de Hubble .

En términos prácticos, si desea generar un gráfico similar al de la página web, puede configurar t 1 = 13,79 Gyr (es decir, la edad actual del Universo). Descubrí que la primera era de dominación de la radiación es tan corta que no vale la pena incluirla en el gráfico.

Aquí está mi interpretación simplista:evolución del factor de escala a lo largo del tiempo

En este trabajo, ¿la expansión inicial a 10^-32 segundos está a escala y los factores anteriores ya incluyen esa expansión inicial? ¿O esas ecuaciones solo gobiernan la teoría de la expansión después de, digamos, un segundo más o menos del tiempo cósmico? Esa es una gran preocupación para mí, y no puedo encontrar una respuesta clara. ¿Y un gráfico del factor de escala cósmico va a ser el mismo (o proporcional a) un gráfico del tamaño del universo a lo largo del tiempo (observable o completo, no estoy seguro de cuál sería!), ya que eso es lo que En realidad estoy después.
La hipotética "inflación cósmica" no está incluida. La escala de esa expansión es tan extrema y ocurre en un período de tiempo tan minúsculo que creo que es imposible representar de manera realista la inflación cósmica en el mismo gráfico que el factor de escala. Como he señalado en mi respuesta, es difícil incluso representar la era dominada por la radiación debido a su relativa brevedad (47 000 años, o solo el 0,0003 % de la edad del Universo), incluso utilizando un eje x logarítmico.
Con respecto a la relación entre el factor de escala cósmico y el "tamaño" del Universo, te das cuenta de que "tamaño" es una simplificación. Creo (pero debe corregirse) que mi gráfico de factor de escala a lo largo del tiempo representa ampliamente el "tamaño", si con eso te refieres a la distancia entre nosotros y un punto dado (digamos, la capa CMB, es decir, el borde del Universo visible ). Entonces, la distancia a un objeto dado en t=0,5 (es decir, a la mitad de la edad actual del Universo, 6,9 Gyr) era aproximadamente 0,63 de su distancia actual.
Si desea una visualización diferente de la expansión del Universo, vea esta imagen de uso común , pero tenga en cuenta que es completamente inexacta con respecto a la época inflacionaria, que no debería aparecer en absoluto ya que ocurrió en una escala de tiempo demasiado pequeña para representarla en el gráfico. Notarás que la ligera curva en los contornos superior e inferior del Universo corresponde a la misma curva en mi gráfico y en el gráfico (más exagerado) en la página web que citaste.
Comentario final: su pregunta solicitaba los "datos de origen" para el gráfico que citó, pero como he señalado, un gráfico tan simplista solo se basa en un conjunto de datos, la edad del Universo. Entonces, lo que necesita es la métrica relevante para convertir esos datos en el factor de escala, siendo la "escala" el "tamaño" de una unidad de medida en ese momento. Hice todo lo posible para mostrar esto, pero mi gráfico no es exacto, ya que necesita un método más sofisticado para fusionar las dos métricas.
Los "datos de origen" son los parámetros cosmológicos de concordancia, puestos en soluciones de la ecuación de Friedmann.
¿Dónde puedo encontrar datos de origen para el gráfico de expansión métrica a lo largo del tiempo, como se muestra en esta página web de ESA?
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