Eş hareket mesafesi

Standart kozmolojide eş hareket mesafesi ve özmesafe (veya fiziksel mesafe), kozmologlar tarafından nesneler arasındaki mesafeleri tanımlamak için kullanılan, birbiriyle yakından ilişkili iki mesafe ölçüsüdür. Eş hareket mesafesi (İngilizce: comoving distance), evrenin genişlemesini dışarıda bırakarak uzayın genişlemesinden dolayı zamanla değişmeyen bir mesafe verir (yine de bu mesafe, küme içindeki bir gökadanın hareketi gibi diğer yerel faktörlere bağlı olarak değişebilir).^[1] Özmesafe ise (İngilizce: proper distance), kozmolojik zamanın belirli bir anında uzak bir nesnenin bulunduğu yeri kabaca tanımlar ve bu mesafe, evrenin genişlemesiyle zaman içinde değişebilir. Eş hareket mesafesi ve özmesafe, şu anda eşit olarak tanımlanır. Diğer zamanlarda evrenin genişlemesi özmesafenin değişmesine neden olurken, eş hareket mesafesi sabit kalır.

Eş hareket koordinatları

Genel görelilik fizik yasalarının keyfi koordinatlarla formüle edilmesine izin verse de, bazı koordinat seçimleri daha doğal veya üzerinde çalışması daha kolaydır. Eş hareket koordinatları bu tür doğal bir koordinat seçimine bir örnektir. Bu koordinatlar, evreni izotropik olarak algılayan gözlemcilere sabit uzaysal koordinat değerleri atar. Bu tür gözlemcilere "eş hareketli" gözlemciler denir, çünkü Hubble akışıyla birlikte hareket ederler.

Bir eş hareketli gözlemci, kozmik mikrodalga arka plan ışınımı da dahil olmak üzere evreni izotropik olarak algılayacak tek gözlemcidir. Eş hareketli olmayan gözlemciler ise gökyüzünün belirli bölgelerinde sistematik olarak maviye kayma veya kırmızıya kayma gözlemleyeceklerdir. Bu nedenle izotropi, özellikle de kozmik mikrodalga arka plan ışınımının izotropisi, "eş hareketli sistem" olarak adlandırılan özel bir yerel koordinat sistemi tanımlar. Bir gözlemcinin yerel eş hareketli sisteme göre hızı, gözlemcinin "kendine özgü hızı" (peculiar velocity) olarak adlandırılır.

Gökadalar gibi büyük madde yığınlarının çoğu neredeyse eş hareketlidir, bu nedenle (kütleçekimsel çekimden kaynaklanan) kendine özgü hızları orta derecede yakın gökadalardan gözlemlendiğinde Hubble akış hızlarına kıyasla küçüktür (gözlemlenen "madde yığını"na yerel olan grubun hemen dışındaki gökadalardan bakıldığında).

Eş hareket koordinatları, bir Friedmann evrenindeki tam orantılı genişlemeyi uzaysal eş hareket koordinatlarında ölçek faktörü $a(t)~$ ile ayırır. Bu örnek, ΛCDM modeli içindir.

Eş hareketli zaman (İngilizce: comoving time) koordinatı, eş hareketli bir gözlemcinin saatine göre Büyük Patlama'dan bu yana geçen zamandır ve kozmolojik zamanın bir ölçüsüdür. Eş hareketli uzaysal koordinatlar bir olayın nerede meydana geldiğini, kozmolojik zaman ise ne zaman meydana geldiğini söyler. Birlikte, bir olayın hem konumunu hem de zamanını veren eksiksiz bir koordinat sistemi oluştururlar.

Eş hareket koordinatlarında uzay genellikle "durağan" olarak belirtilir, çünkü gökadalar ölçeğindeki veya daha büyük cisimlerin çoğu yaklaşık olarak eş hareketlidir ve eş hareketli cisimler durağan, değişmeyen eş hareket koordinatlarına sahiptir. Dolayısıyla, belirli bir eş hareketli gökada çifti için, aralarındaki özmesafe geçmişte daha küçük olurken ve gelecekte uzayın genişlemesi nedeniyle daha büyük hale gelirken, aralarındaki eş hareket mesafesi her zaman sabit kalır.

Genişleyen evrenin artan bir ölçek faktörü vardır, bu da sabit eş hareket mesafeleriyle zamanla artan özmesafelerin nasıl uzlaştırıldığını açıklar.

Ayrıca bakınız

Evrenin genişlemesi
Işık ötesi hız § Evrensel genişleme, uzak gökadaların ışıktan hızlıymış gibi görünen hareketi için.
Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker metriği
Kırmızıya kayma, eş hareket mesafesinin kırmızıya kaymayla ilişkisi için.
Evrenin şekli

Kaynakça

^ Huterer, Dragan (2023). A Course in Cosmology. Cambridge University Press. ISBN 978-1-316-51359-0.

İlave okuma

Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity. Steven Weinberg. Yayımcı:Wiley-VCH (Temmuz 1972). 0-471-92567-5.
Principles of Physical Cosmology. P. J. E. Peebles. Yayımcı:Princeton University Press (1993). 978-0-691-01933-8.