红移与运动学多普勒效应

一个红移为z = 10的星系，对应于v≈80%的光速c。银河系的质量约为1011M⊙，如果考虑暗物质，则为1012M⊙。因此，我们的银河系质量很大。如果它以光速的80%运动，则不符合物体运动的一般概念。

我们知道，

$$\frac{v_r}{c} = \frac{\lambda_{obs} - \lambda{rest}}{\lambda_{rest}}$$

对于z的较小值，

$$z = \frac{v_r}{c} = \frac{\lambda_{obs}-\lambda_{rest}}{\lambda_{rest}}$$

在下图中，通量与波长的关系图中，在连续谱之上存在发射线。根据H-α线的信息，我们可以得出结论，大约z = 7。这意味着星系以光速的70%运动。我们观察到红移并将其解释为速度。我们应该摒弃这种观念，并以不同的方式看待z。想象空间是一个二维网格，表示宇宙，如下所示。

假设黑星是我们自己的银河系，蓝星是另一个星系。当我们记录来自该星系的光时，我们会看到光谱并发现它的红移，即星系正在远离我们。当光子发射时，它具有相对速度。

下图显示，如果相互引力超过膨胀，则这种情况不会参与哈勃定律。

在运动学多普勒效应中，红移是在光子发射时产生的。在宇宙学红移中，它在每一步都累积地发生红移。在引力势中，光子会发生蓝移。当它从引力势中爬出来时，它会发生红移。

根据狭义相对论，两个彼此经过的物体之间的相对速度不能大于光速。我们所说的速度是宇宙的膨胀速度。对于较大的z值，红移是宇宙学红移，而不是物体相对于我们实际退行速度的有效测量。

宇宙学原理

它源于哥白尼宇宙观。根据这种观点，宇宙是均匀且各向同性的。宇宙中没有优选的方向和位置。

均匀性意味着无论你在宇宙的哪个部分，你都会看到宇宙在所有部分都是一样的。各向同性意味着无论你朝哪个方向看，你都会看到相同的结构。
水稻田是均匀性的一个合适的例子。从各个部分看它都是均匀的，但当风吹过时，它的方向会发生变化，因此它不是各向同性的。考虑一块平坦土地上的山，观察者站在山顶上。他将看到平坦土地的各向同性，但它不是均匀的。如果在一个均匀的宇宙中，在一个点上是各向同性的，那么它在任何地方都是各向同性的。
已经进行了大规模的调查来绘制宇宙图。斯隆数字巡天就是这样一项调查，它没有过多关注赤纬，而是关注赤经。回溯时间约为20亿年。每个像素对应于星系的位置，颜色对应于形态结构。绿色表示蓝色螺旋星系，而红色伪彩色表示质量较大的星系。
星系存在于宇宙网的丝状结构中，星系之间存在空洞。
$\delta M/M \cong 1$，即质量分布的涨落为1，M是在给定立方体中存在的物质的质量。在这种情况下，取体积为50 Mpc的立方体。
对于边长为1000 Mpc的立方体，$\delta M/M \cong 10^{−4}$。
量化均匀性的一种方法是取质量涨落。质量涨落将在较小的尺度上较高。
为了量化各向同性，考虑宇宙微波背景辐射。宇宙在较大的角尺度上几乎是各向同性的。

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