Наблюдательная космология

Раздел 4 сборника. Выберите задачу по теме и необходимым знаниям.

Все разделы задач
  1. 1Введение52 задач
  2. 2Динамика расширяющейся Вселенной21 задач
  3. 3Динамика Вселенной в модели Большого взрыва32 задач
  4. 4Наблюдательная космология21 задач
  5. 5Реликтовое излучение23 задач
  6. 6Термодинамика Вселенной62 задач
  7. 7Теория возмущений в космологии29 задач
  8. 8Инфляционная Вселенная84 задач
  9. 9Темная энергия24 задач
  10. 10Темная материя25 задач
  11. 11Стандартная Космологическая Модель22 задач
  12. 12Голографическая Вселенная33 задач

Найдено задач: 21 из 21

Отметки о решённых задачах сохраняются только в этом браузере.

Задача 1

#7
Найти отношение освещенностей поверхности Земли Солнцем и остальными источниками света во Вселенной (количественное разрешение парадокса Ольберса).
Обсудить на форуме ↗

Задача 2

#8

Базовый уровень

Нужные знания: Видимая и абсолютная звёздные величины, модуль расстояния и логарифмы.

Некоторый светящийся объект имеет видимую звездную величину \(m = 20\), а абсолютную \(M = - 15\). Найти расстояние до него. 
Обсудить на форуме ↗

Задача 3

#180

Университетский уровень

Нужные знания: Водородоподобные спектры, серии атомных переходов и релятивистский эффект Доплера.

Благодаря случайному совпадению бальмеровские линии однократно ионизированного атома гелия от далекой звезды перекрываются с бальмеровскими линиями водорода в Солнце. Насколько быстро эта звезда удаляется от нас?
Обсудить на форуме ↗

Задача 4

#181

Университетский уровень

Нужные знания: Спектральные линии, дисперсия скоростей, закон Хаббла и вириальная оценка массы.

Угловой размер эллиптической галактики $d = 3^m$, а некоторая линия поглощения водорода в ее спектре имеет длину волны $\lambda = 4866$ \(\AA\) и ширину $\sigma = 3$\(\AA\). Оценить массу галактики, если лабораторная длина волны этой линии равна $\lambda = 4861$ \(\AA\).
Обсудить на форуме ↗

Задача 5

#182

Университетский уровень

Нужные знания: Круговая орбита, закон Кеплера, доплеровское смещение и проекция скорости.

Газовое облако вращается вокруг сверхмассивной черной дыры $M = 3.6\cdot10^{6} M_\odot$ (одна из возможных интерпретаций недавних наблюдений). Предполагая, что расстояние между этими объектами порядка $60$, световых лет, оценить величину ожидаемого доплеровского смещения. 
Обсудить на форуме ↗

Задача 6

#183
В расширяющейся плоской Вселенной определить физическое расстояние до объекта, излучившего свет с красным смещением $z$.
Обсудить на форуме ↗

Задача 7

#184

Университетский уровень

Нужные знания: Красное смещение, сопутствующие координаты, параметр Хаббла и интегралы.

Найти сопутствующее расстояние до наблюдаемой в настоящее время галактики, как функцию красного смещения.
Обсудить на форуме ↗

Задача 8

#185

Университетский уровень

Нужные знания: Пылевая модель Фридмана, красное смещение и интегрирование степенных функций.

Решить предыдущую задачу для плоской Вселенной, в которой доминирует нерелятивистская материя.
Обсудить на форуме ↗

Задача 9

#186
В расширяющейся плоской Вселенной определить скорость удаления объекта, излучившего свет с красным смещением $z$, вызванную космологическим расширением.
Обсудить на форуме ↗

Задача 10

#187

Университетский уровень

Нужные знания: Уравнение Фридмана, пылевая материя, пространственная кривизна и красное смещение.

Во Вселенной, состоящей только из нерелятивистской материи, найти зависимости параметра Хаббла $H$ от красного смещения.
Обсудить на форуме ↗

Задача 11

#188

Университетский уровень

Нужные знания: Критическая и относительная плотности, пылевая модель и пространственная кривизна.

Во Вселенной, состоящей только из нерелятивистской материи, найти зависимости относительной плотности от красного смещения.
Обсудить на форуме ↗

Задача 12

#189

Университетский уровень

Нужные знания: Стандартные свечи, сверхновые, фотометрическое расстояние и диаграмма Хаббла.

Построить схему определения знака ускорения масштабного фактора, базирующуюся на измерении характеристик вспышек сверхновых.
Обсудить на форуме ↗

Задача 13

#190

Университетский уровень

Нужные знания: Масштабный фактор, красное смещение, собственное время наблюдателя и производные.

Показать, что скорость изменения красного смещения для света, испущенного в момент времени $t$ и регистрируемого в настоящее время $t_0 $, определяется соотношением $$ \dot z \equiv {dz\over dt_0} = H (t_0) (1 + z) - H(t). $$
Обсудить на форуме ↗

Задача 14

#191

Университетский уровень

Нужные знания: Постоянное уравнение состояния, уравнение Фридмана и дрейф красного смещения.

В плоской однокомпонентной Вселенной с уравнением состояния $p= w\rho$ в момент времени $t_0$ регистрируется излучение с красным смещением $z$. Для каких значений параметра $w$ производная $dz/dt_0 > 0$? Поясните физический смысл этого результата.
Обсудить на форуме ↗

Задача 15

#192

Университетский уровень

Нужные знания: Поток и светимость, космологическое красное смещение и разные меры расстояния.

В космологии кроме физического используются и другие типы расстояний. Одно из часто используемых -- фотометрическое расстояние $d_{L}$ -- определяется так, чтобы видимая светимость объекта была связана с его абсолютной светимостью обычным соотоношением: $$ l = {L\over 4\pi d_{L}^2 }, $$ где $l$ -- кажущаяся светимость, $L$ -- абсолютная светимость. Расстояние, определенное через угловые размеры объекта, называется расстоянием по угловому диаметру: $$ \vartheta = {\delta\over d_{A}}, $$ где $\vartheta$ -- угол, под которым наблюдается объект, $\delta$ -- его физический размер.
Выразить фотометрическое расстояние в терминах красного смещения регистрируемого излучения.
Обсудить на форуме ↗

Задача 16

#193

Университетский уровень

Нужные знания: Малые красные смещения, разложение в ряд и проверка размерностей.

Показать, что для $z \ll 1$ в первом порядке по $z$ имеет место соотношение $d_L \sim z H_0^{-1}$.
Обсудить на форуме ↗

Задача 17

#194

Университетский уровень

Нужные знания: Космографическое разложение, параметр замедления и производные масштабного фактора.

Найти второй порядок разложения $d_L$ по $z$ для $z \ll 1$.
Обсудить на форуме ↗

Задача 18

#195

Базовый уровень

Нужные знания: Приближённый закон Хаббла, скорость света и единицы космологических расстояний.

Красное смещение для некоторого источника излучения равно $z = 0.05$. Оценить расстояние до этого объекта.
Обсудить на форуме ↗

Задача 19

#196
Выразить параметр Хаббла $H(z)$ в терминах $d_L$.
Обсудить на форуме ↗

Задача 20

#197
Выразить в терминах $H(z)$ расстояние по угловому диаметру $d_A(z)$.
Обсудить на форуме ↗