Файл:Look-back time by redshift.png

Матеріал з testwiki
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Look-back_time_by_redshift.png (773 × 547 пікселів, розмір файлу: 109 КБ, MIME-тип: image/png)

Цей файл з Вікісховища і може використовуватися в інших проєктах. Далі наведена інформація з його сторінки опису.

Any autoconfirmed user can overwrite this file from the same source. Please ensure that overwrites comply with the guideline.

Опис файлу

Опис
English: The cosmological look-back time of astronomical observations in billions of years ago by their redshift value z, demarcated by the furthest known object as of 2025, galaxy MoM-z14. Please see also S.V. Pilipenko (2013-21) "Paper-and-pencil cosmological calculator" arxiv:1303.5961, for the Fortran-90 code upon which the Python code below for this chart was based,
and this discussion of which Hubble constant H₀ is appropriate for different kinds of work.
Час створення
Джерело Власна робота
Автор TestUser345 from earlier work by Sandizer
Ліцензія
(Повторне використання цього файлу)
CC0 public domain

Ліцензування

Я, власник авторських прав на цей твір, добровільно публікую його на умовах такої ліцензії:
Creative Commons CC-Zero Цей файл доступний на умовах Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication.
Особа, що пов'язала роботу з даною дією, передала роботу у суспільне надбання шляхом відмови від усіх своїх прав на роботу по всьому світу по закону про авторське право, включаючи всі пов'язані і суміжні права, в тій мірі, що допускається законом.

Ви можете копіювати, змінювати, розповсюджувати і виконувати роботу, навіть на комерційній основі, не питаючи дозволу.

Python source code

# Thanks to ChatGPT and the Fortran-90 code from arxiv:1303.5961,
#     https://code.google.com/archive/p/cosmonom/downloads
# here's how to get cosmological look-back time from redshift in Python:

import matplotlib.pyplot as plt
from numpy import arcsinh

Om = 0.3153  # from Planck Collaboration 2018: https://arxiv.org/abs/1807.06209
furthest_z = 14.44  # 2025 record: https://arxiv.org/abs/2505.11263

def make_curve(H0, color_main, color_dark, label):
    # Radiation density parameter from Planck Collaboration 2018 using CMB
    # temperature from Fixsen 2009, N_eff = 3.046, and Omega_r * h^2 ≈ 4.15e-5:
    OL = 1.0 - Om - 0.415 / (H0**2)

    def age_at_z(z):
        return (2/3) * arcsinh(((OL / (Om * (1 + z)**3))**0.5)) / (H0 * OL**0.5) * 977.8
    age0 = age_at_z(0)
    def zt(z): return age0 - age_at_z(z)

    rs = [z * 20 / 299 for z in range(300)]
    lb = [zt(z) for z in rs]
    # Split into pre- and post-MoM-z14 ranges
    x1, y1 = zip(*[(x, y) for x, y in zip(rs, lb) if x <= furthest_z])
    x2, y2 = zip(*[(x, y) for x, y in zip(rs, lb) if x > furthest_z])
    plt.plot(x1, y1, color=color_main, label=f"{label}: $H_0$={H0} km/s/Mpc")
    plt.plot(x2, y2, color=color_dark)

plt.figure(figsize=(9,6))
ax = plt.gca()
ax.spines['top'].set_visible(False)
ax.spines['right'].set_visible(False)

make_curve(67.36, 'cyan', 'teal', 'Planck Collaboration')
make_curve(69.32, 'red', 'darkred', 'Consensus compromise')
make_curve(70, 'orange', 'darkorange', 'Single digit precision')
make_curve(73.2, 'blue', 'midnightblue', 'SH0ES Team')

plt.title('Look-back Time by Redshift for Different Hubble Constants')
plt.xlabel('Redshift z: (observed λ - expected λ) / expected λ')
plt.ylabel('Look-back Time in billion years (Gyr)')
legend = plt.legend(title="Assuming $Ω_m$=0.3153, as per arXiv:1807.06209")
plt.grid(True, color='lightgray')

plt.ylim(0, 13.9)
plt.xlim(0, 20)
plt.xticks(range(21))
plt.yticks(range(14))

plt.text(0.5, 13.78, "— Big Bang: 13.78 Gyr (as per Planck Collaboration) —", va='center')

eqs = (r"$\mathrm{ageAtRedshift}(z)=\int_{z}^{\infty}\frac{dz'}{(1+z')\sqrt{\Omega_{\Lambda}+\Omega_{m}(1+z')^{3}}}\,\frac{977.8}{H_{0}}$" "\n"
    r"$=\frac{2\,\sinh^{-1}\!\left(\dfrac{\sqrt{\Omega_{\Lambda}/\Omega_{m}}}{(1+z)^{3/2}}\right)\,977.8}{3H_{0}\sqrt{\Omega_{\Lambda}}}$ Gyr, as per arXiv:gr-qc/0508073." "\n\n"
    r"$\mathrm{lookBackTime}(z)=\mathrm{ageAtRedshift}(0)-\mathrm{ageAtRedshift}(z)$." "\n\n"
    r"$\Omega_\Lambda = 1.0 - \Omega_m - \frac{0.415}{H_0^2}$, per Planck 2018 and Fixsen 2009")
fig = plt.gcf()
fig.text(0.5, 0.5, eqs, ha='center', va='center', fontsize=10,
    bbox=dict(boxstyle='round,pad=0.4', facecolor='white', alpha=0.9, linewidth=0))

plt.text(furthest_z, 10.5, 'Furthest observation as of 2025:\n'
    'the galaxy MoM-z14, at z=14.44,\nor about 13.5 billion years ago',
    ha='center')

outpath_multi = 'lookback-time-by-redshift-H0-comparison.png'
plt.savefig(outpath_multi, bbox_inches='tight')
plt.show()  # https://i.ibb.co/GfLjrWN3/lookback-time-by-redshift-H0-comparison-2.png

Підписи

Додайте однорядкове пояснення, що саме репрезентує цей файл
The look-back time of observed objects by their redshift

Об'єкти, показані на цьому файлі

зображує

62 144 байт

455 піксель

576 піксель

Історія файлу

Клацніть на дату/час, щоб переглянути, як тоді виглядав файл.

Дата/часМініатюраРозмір об'єктаКористувачКоментар
поточний08:05, 13 жовтня 2025Мініатюра для версії від 08:05, 13 жовтня 2025773 × 547 (109 КБ)wikimediacommons>TestUser345simplified closed form of the integral solution

Така сторінка використовує цей файл: