Почему для подтверждения теории о плоской Вселенной необходимо существование темной материи и темной энергии?

260
1
0
12 октября
14:51
октябрь
2015

Это не совсем так. Я примерно объясню, как обстоят дела в космологии, вы сами все поймете.

Одним из способов понимания устройства Вселенной является изучение характера ее расширения в разные эпохи. Так как чем дальше мы смотрим, тем в более ранние стадии заглядываем, это довольно действенный способ. Характер расширения зависит от "состава" Вселенной. Каждая из компонент Вселенной вносит свой вклад в характер расширения, так как плотность энергии каждой компоненты по-разному зависит от объема Вселенной.

В общепринятой ΛCDM (cold dark matter with Λ-factor), которая подтверждается самыми точными наблюдениями на сегодня, есть четыре компоненты, каждой из которых соответствует число Ω - вклад в общую энергию Вселенной (на сегодняшний момент). Начнем с самой значительной.

1. Темная энергия или Λ-фактор. Ее доля в общую энергию составляет примерно 74%. Из-за отрицательного давления ее плотность не зависит от объема, т.е. с расширением Вселенной плотность темной энергии остается постоянной. Что это такое - пока непонятно, есть очень много моделей (писал об этом здесь - thequestion.ru). Эта компонента как раз таки и отвечает за экспоненциальное расширение Вселенной, которое уже доказано, и за это была дана Нобелевская премия в 2011 году.

2. Материя - чуть меньше 26%. Из этих 26% - 22% это темная материя, которая в этой модели считается холодной (т.е. модели с нейтринной темной материей откинуты), 4% - это наше обычное вещество, причем 3.6% - это межзвездный газ, а 0.4% - это все звезды, планеты, черные дыры и т.д. Как нетрудно догадаться, у этой компоненты плотность обратно пропорциональна объему (как и у обычного вещества).

3. Радиация - довольно мало. В целом - это все излучение, т.е. в основном фотоны. В излучении заключена очень малая доля энергии сегодня, хотя когда-то эта компонента была превалирующей (радиацонно доминирующая стадия Вселенной). У этой компоненты плотность энергии обратно пропорциональна объему в степени 4/3.

4. Кривизна. Как ни странно, благодаря ОТО, общая кривизна Вселенной вносит свой вклад в ее энергию. Вклад этого значения, по достаточно точно измеренным данным, очень близок к нулю (есть верхняя оценка). Именно это означает, что наша Вселенная, скорее всего, плоская.

Как вы видите темная энергия и/или темная материя не особо коррелирует с кривизной Вселенной, от последней зависит только их доля в общую энергию. Наличие темной энергии и темной материи доказано совершенно разными наблюдениями, у первой чуть меньше доказательств, у последней - больше.

Изучение характера расширения - не единственный способ исследования состава Вселенной. Есть еще изучение спектра космического микроволнового фона, N-body симуляции ранних стадий образования кластеров и т.д. Способов очень много, все они друг от друга независимы, но все они ведут примерно к одним и тем же выводам.

2
0
Если вы знаете ответ на этот вопрос и можете аргументированно его обосновать, не стесняйтесь высказаться
Ответить самому
Выбрать эксперта