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Die Zusammensetzung des Universums im Laufe der Zeit modellieren

Untersuchen Sie, wie sich die Zusammensetzung des Universums im Laufe der Zeit ändert, in Anlehnung an das ΛCDM-Standardmodells (Lambda-Cold-Dark-Matter).

Berechnen Sie die Werte des Dichteverhältnisses von dunkler Energie, Materie und Strahlung zu Zeitpunkten unterschiedlichen Alters des Universums, von 1000 Jahren bis Jahren.

In[1]:=

ages = Quantity[10^Range[3, 11, 0.2], "Years"];

In[2]:=

darkenergy = Table[UniverseModelData[t, "DarkEnergyDensityRatio"], {t, ages}]; matter = Table[ UniverseModelData[t, "MatterEnergyDensityRatio"], {t, ages}]; radiation = Table[UniverseModelData[t, "RadiationEnergyDensityRatio"], {t, ages}];

Veranschaulichen Sie die Entwicklung des Universums im Laufe der Zeit anhand von drei Komponenten, wobei das derzeitige Alter des Universums auf einer vertikalen Leiste abzulesen ist. Die derzeit größte Komponente ist dunkle Energie.

In[3]:=

data = { Transpose[{ages, darkenergy}], Transpose[{ages, darkenergy + matter}], Transpose[{ages, darkenergy + matter + radiation}] }; ListLogLinearPlot[data, PlotRange -> All, Joined -> True, Filling -> {1 -> Axis, 2 -> {1}, 3 -> {2}}, FrameLabel -> Automatic, GridLines -> {{13.8*10^9}, None}, PlotRangePadding -> 0, Frame -> True, PlotLegends -> {"DarkEnergyDensity", "MatterEnergyDensity", "RadiationEnergyDensity"}]

Out[3]=

Finden Sie heraus, wann die Temperatur der Hintergrundstrahlung zwischen 273 und 373 K (die "bewohnbare Epoche" des Universums) gelegen hätte.

In[4]:=

period = t /. FindRoot[ Quantity[#, "Kelvins"] == UniverseModelData[t, "RadiationTemperature"], {t, Quantity[1, "Megayears"]}, Evaluated -> False] & /@ {273, 373}

Out[4]=

In[5]:=

Grid[{#, UniverseModelData[#, "RadiationTemperature"]} & /@ Through[{Min, Mean, Max}[period]], Dividers -> All]

Out[5]=