Моделирование строения вселенной во времени

Изучить, как строение вселенной меняется со временем согласно стандартной ΛCDM (ХТМ Лямбда) модели.

Рассчитать значения коэффициента плотности тёмной энергии, материи и радиации в разные периоды существования вселенной, от 1000 лет до лет.

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}];

Представить эволюцию во времени для этих трёх компонентов, обозначив текущий возраст вселенной вертикальной чертой. В настоящее время тёмная энергия является самым большим составляющим компонентом вселенной.

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]=

Определить, когда фоновая температура радиации была от 273 до 373 K (пригодная для жизни эпоха вселенной).

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]=