紅移與運動學多普勒效應

一個紅移為z = 10的星系，對應於v≈80%的光速c。銀河系的質量約為1011M⊙，如果考慮暗物質，則為1012M⊙。因此，我們的銀河系質量很大。如果它以光速的80%運動，則不符合物體運動的一般概念。

我們知道，

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

對於z的較小值，

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

在下圖中，通量與波長的關係圖中，在連續譜之上存在發射線。根據H-α線的資訊，我們可以得出結論，大約z = 7。這意味著星系以光速的70%運動。我們觀察到紅移並將其解釋為速度。我們應該摒棄這種觀念，並以不同的方式看待z。想象空間是一個二維網格，表示宇宙，如下所示。

假設黑星是我們自己的銀河系，藍星是另一個星系。當我們記錄來自該星系的光時，我們會看到光譜並發現它的紅移，即星系正在遠離我們。當光子發射時，它具有相對速度。

下圖顯示，如果相互引力超過膨脹，則這種情況不會參與哈勃定律。

在運動學多普勒效應中，紅移是在光子發射時產生的。在宇宙學紅移中，它在每一步都累積地發生紅移。在引力勢中，光子會發生藍移。當它從引力勢中爬出來時，它會發生紅移。

根據狹義相對論，兩個彼此經過的物體之間的相對速度不能大於光速。我們所說的速度是宇宙的膨脹速度。對於較大的z值，紅移是宇宙學紅移，而不是物體相對於我們實際退行速度的有效測量。

宇宙學原理

它源於哥白尼宇宙觀。根據這種觀點，宇宙是均勻且各向同性的。宇宙中沒有優選的方向和位置。

均勻性意味著無論你在宇宙的哪個部分，你都會看到宇宙在所有部分都是一樣的。各向同性意味著無論你朝哪個方向看，你都會看到相同的結構。
水稻田是均勻性的一個合適的例子。從各個部分看它都是均勻的，但當風吹過時，它的方向會發生變化，因此它不是各向同性的。考慮一塊平坦土地上的山，觀察者站在山頂上。他將看到平坦土地的各向同性，但它不是均勻的。如果在一個均勻的宇宙中，在一個點上是各向同性的，那麼它在任何地方都是各向同性的。
已經進行了大規模的調查來繪製宇宙圖。斯隆數字巡天就是這樣一項調查，它沒有過多關注赤緯，而是關注赤經。回溯時間約為20億年。每個畫素對應於星系的位置，顏色對應於形態結構。綠色表示藍色螺旋星系，而紅色偽彩色表示質量較大的星系。
星系存在於宇宙網的絲狀結構中，星系之間存在空洞。
$\delta M/M \cong 1$，即質量分佈的漲落為1，M是在給定立方體中存在的物質的質量。在這種情況下，取體積為50 Mpc的立方體。
對於邊長為1000 Mpc的立方體，$\delta M/M \cong 10^{−4}$。
量化均勻性的一種方法是取質量漲落。質量漲落將在較小的尺度上較高。
為了量化各向同性，考慮宇宙微波背景輻射。宇宙在較大的角尺度上幾乎是各向同性的。

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