Mở rộng năng lượng tối

Các tính năng bổ sung mới của Cosmos đề cập rằng vào khoảng 6.771.500.000 năm trước, vũ trụ bắt đầu mở rộng nhanh. Làm sao chúng ta biết được điều này? Bằng chứng nào chúng ta có cho việc mở rộng đổi mới và tăng tốc này?

Từ lịch vũ trụ tương tác trên vệt mờ vũ trụ mới, ngày ở trên được lấy từ tiêu đề

Cho đến tận bây giờ, lực hấp dẫn đang làm chậm quá trình giãn nở của vũ trụ, nhưng đột nhiên một thế lực bí ẩn, vô danh mà chúng ta gọi là năng lượng tối chiếm lấy, sự giãn nở của vũ trụ bắt đầu tăng tốc

Làm thế nào để chúng ta biết đó là năng lượng tối? Vì chúng ta không thể xác định hoặc phát hiện năng lượng tối, tại sao chúng ta tin rằng đây là nguyên nhân? Làm thế nào để chúng ta thậm chí biết tăng tốc mới này đã xảy ra? Một cái gì đó trong sự thay đổi màu đỏ? Có một khoảng trống trong sự thay đổi màu đỏ trong những thứ chúng ta có thể thấy sẽ ngụ ý một sự mở rộng chậm và sau đó là một sự mở rộng nhanh chóng? Nếu có một khoảng cách, tại sao năng lượng tối là lời giải thích duy nhất? Hoặc có những lý thuyết khác?

Vâng, đó là rất nhiều câu hỏi, nhưng câu hỏi chính là làm thế nào để chúng ta biết một sự mở rộng tăng tốc đã xảy ra tại thời điểm đó? phần còn lại của câu hỏi bắt nguồn từ đó, chủ yếu là yêu cầu dữ liệu sao lưu các khiếu nại, ủng hộ hoặc phản đối

Là Cosmos nghiêm túc sử dụng con số chính xác đó? Egads ... nếu có, đừng quá nghiêm túc, nhưng nếu không thì có lẽ họ đúng về mặt khái niệm.

Làm thế nào để chúng ta biết đó là năng lượng tối?

Trong vũ trụ học, mô hình ΛCDM phù hợp với nhiều quan sát, đáng chú ý nhất là các quan sát của vệ tinh WMAP , cũng như các giải pháp khác của họ về các giải pháp tương đối tổng quát của Friedmann-Robertson-Walker, mô tả một vũ trụ đồng nhất và đẳng hướng. Các đề cập đến hằng số vũ trụ, đó là mô hình đơn giản nhất của năng lượng tối, và tương đương với mật độ năng lượng nội tại của chân không - do đó, nó phải là Lorentz-bất biến, và kể từ thời gian và kết hợp không gian trong một phép biến đổi Lorentz , cách duy nhất để làm như vậy là áp lực của nó bằng với chính xác âm của mật độ năng lượng của nó. VớiΛ > $\Lambda$$\Lambda>0$, áp lực là tiêu cực, và đây là những gì chịu trách nhiệm cho sự gia tốc hấp dẫn ra bên ngoài của vũ trụ.

Vì chúng ta không thể xác định hoặc phát hiện năng lượng tối, tại sao chúng ta tin rằng đây là nguyên nhân?

Hằng số vũ trụ được xác định tám thập kỷ trước khi phát hiện ra gia tốc vũ trụ và chúng tôi tin rằng đó là nguyên nhân vì về mặt lý thuyết nó rất đơn giản và nó phù hợp với các quan sát. Có những mô hình khác cho năng lượng tối, mặc dù.

Làm thế nào để chúng ta thậm chí biết tăng tốc mới này đã xảy ra?

Sự tiến hóa vũ trụ được mô tả bởi các phương trình Friedmann , có sự đóng góp chính của bức xạ, vật chất và năng lượng tối, bên cạnh độ cong không gian của vũ trụ. Khi vũ trụ giãn nở, cả bức xạ và vật chất đều bị pha loãng, nhưng năng lượng tối thì không. Do đó, nếu vũ trụ tiếp tục mở rộng, tỷ lệ năng lượng tối sẽ chiếm ưu thế so với cả bức xạ và vật chất.

Nhiều khả năng, bài viết chỉ đơn giản là một tài liệu tham khảo phóng đại về sự chuyển đổi giữa thời đại thống trị vật chất và thời đại thống trị năng lượng tối . Con số cụ thể năm có vẻ chính xác về mặt hài hước đối với hầu hết mọi thứ trong vũ trụ học, nhưng vì WMAP + eCMB + BAO + H phù hợp nhất trong chín năm (xem liên kết WMAP ở trên) cho tuổi của vũ trụ là , tôi đề xuất giải thích sau:13,772 ± $6,771,500,000$$13.772\pm0.059\,\mathrm{Ga}$

1. Tác giả nghe rằng tuổi của vũ trụ là tỷ năm và hoàn toàn bỏ qua mọi giới hạn lỗi trong ước tính đó.$13.772$
2. Tác giả nghe từ một nơi khác rằng kỷ nguyên thống trị năng lượng tối bắt đầu khi vũ trụ khoảng tỷ năm tuổi, và một lần nữa coi con số này là chính xác.$7$
3. Tác giả sau đó trừ hai.

Điều này chiếm tất cả trừ cuối cùng , khoảng một phần mười nghìn. Tôi kết luận rằng lý thuyết về nguồn gốc của con số này phù hợp khá tốt với bằng chứng thực nghiệm về lời nói của tác giả. Có lẽ là chữ số tiếp theo được hợp lý hóa như một số điểm giữa chừng trong tâm trí của tác giả.$0.5\,\mathrm{Ma}$$0.5$

Khi đến nơi tỷ năm đến từ đâu, tôi có hai dự đoán.$7$

1. Trong vũ trụ học, tham số Hubble đôi khi được coi là không có đơn vị, bằng cách chia tỷ lệ thành . Ví dụ: đôi khi chúng ta nói rằng khi chúng ta có nghĩa là . Do đó, là một tiêu chuẩn so sánh thực tế. Có thể là một sự trùng hợp ngẫu nhiên, nhưng thật đáng ngờ rằng nếu người ta bỏ qua sự đóng góp của bức xạ (điều này là hợp lý, vì nó không đáng kể ngoại trừ trong vũ trụ rất sớm) và giả vờ rằng , khi đó tuổi của vũ trụ khi mật độ vật chất và năng lượng tối bằng nhau sẽ là $100\,\mathrm{km/s/Mpc}$$h = 0.704$$H_0 = 70.4\,\mathrm{km/s/Mpc}$$100\,\mathrm{km/s/Mpc}$$H_0 = 100\,\mathrm{km/s/Mpc}$ $$\frac{2\ln(1+\sqrt{2})}{3\sqrt{1-\Omega_\text{M}}}\frac{1}{H_0}\bigg\vert_{\Omega_\text{M} = 0.2865} \approx 0.70H_0^{-1}\bigg\vert_{h = 1.0} \approx 6.8\,\mathrm{Ga}$$ Tôi đang sử dụng tham chiếu Ryden được đưa ra trong wiki cho thời đại thống trị vật chất ở trên. Do đó, tôi nghĩ rằng ai đó đã thực hiện một dự đoán bằng cách sử dụng một số tròn, đẹp cho tham số Hubble và làm tròn đến tỷ năm.$7$
2. Sự chuyển đổi giữa vật chất bị chi phối và năng lượng tối bị chi phối là một vấn đề có phần tùy tiện. Chúng ta có thể hiểu điều đó khi mật độ vật chất và năng lượng tối bằng nhau, như trên, nhưng trên thang đo vũ trụ, áp lực quan trọng gấp ba lần mật độ năng lượng (xem phương trình Friedmann). Do đó, chúng ta có thể lấy nó thay vào đó là thời điểm mật độ vật chất gấp đôi mật độ năng lượng tối. Điều này sẽ sớm hơn so với được đưa ra trong tham chiếu Ryden, nhưng có thể phù hợp hơn bởi vì các phương trình Friedmann sẽ dự đoán gia tốc bằng không, nghĩa là nó sẽ là sự chuyển đổi giữa gia tốc hướng vào trong và hướng ra ngoài. Tôi đã không tính toán khi nào sẽ như vậy, nhưng loại mờ này thông thường có thể$9.8\,\mathrm{Ga}$chịu trách nhiệm về sự khác biệt giữa thời đại thống trị vật chất của wiki và các trang thời đại thống trị năng lượng tối . Mặc dù cái sau tuyên bố thay vì (nhưng nó không giải thích nguồn).$5\,\mathrm{Ga}$$7\,\mathrm{Ga}$

Vì vậy, Cosmos có thể hoặc không thể đúng về thời đại thống trị năng lượng tối bắt đầu khi vũ trụ khoảng tỷ năm tuổi, nhưng kết luận rằng nó đã xảy ra trước đây chắc chắn lấy một số con số quá chính xác để có thể chứng minh được .$7$$6.7715\,\mathrm{Ga}$

Một cái gì đó trong sự thay đổi màu đỏ?

Tôi nghĩ rằng tại thời điểm này, bạn nên đặt một câu hỏi riêng về các vấn đề cụ thể với mô hình ΛCDM, nếu bạn có bất kỳ vấn đề nào. Đối với mục đích của câu hỏi này, tôi đang dùng ΛCDM, vì gần như chắc chắn Cosmos cũng đang làm như vậy.

Vâng, đó là rất nhiều câu hỏi, nhưng câu hỏi chính là làm thế nào để chúng ta biết một sự mở rộng tăng tốc đã xảy ra tại thời điểm đó?

Mô hình vũ trụ tiêu chuẩn là năng lượng tối là một hằng số vũ trụ. Do đó, mật độ năng lượng của nó không thay đổi. Sau đó, nó trở nên đơn giản rằng tại một số điểm, sự giãn nở vũ trụ làm cho vật chất trở nên quá loãng để cạnh tranh với năng lượng tối, đó là khi năng lượng tối bắt đầu thống trị. Nó đã ở đó suốt, nhưng trước đó, vật chất đủ dày đặc để chiếm ưu thế.