Quelle est l’énergie sombre?

Pourquoi est-il important?

C’est une question de suivi pour ce qui est matière noire?

Réponse

L’énergie sombre est le nom donné à une classe de possibilités d’expliquer l' accélération de temps fin de l’expansion de l’univers. Elle représente environ 70 % de la densité d’énergie de l’univers. Il existe plusieurs modèles d’énergie sombre. Le plus simple est une « constante cosmologique », mais les autres options sont l’énergie du vide, quintessence et plus encore. La plupart de ces modèles prédire que l’énergie sombre ne varie pas dans l’espace, et il est donc difficile de distinguer les modèles.

L’expansion de l’univers est régie par l' équation de Friedman(s), qui quantifier le taux de variation de l’expansion tel que déterminé par la densité d’énergie de choses dans l’univers. En observant les objets très loin (et profond vu par le passé en raison de la vitesse finie de la lumière), les astronomes peuvent reconstituer l' histoire de l’expansion de l’univers. Connaissant l’histoire de l’expansion et la confiance que l’équation de Friedman est valide s’élève à déterminer la densité d’énergie de l’univers.

Différents types de densités d’énergie diluent de différentes façons comme l’univers se dilate, menant aux histoires de dilatation différente lors de ces différentes composantes dominent. Par exemple, la matière ordinaire dilue avec le cube de le "échelle facteur" de l’univers (conservation du nombre de particules), tandis que le rayonnement se dilue avec la quatrième puissance du facteur d’échelle (conservation du nombre de photons et d’un autre facteur de redshifting du rayonnement). Cela conduit à l’expansion étant ralentie plus quand le rayonnement domine que lorsque la matière ordinaire domine (Notez que la matière noire est matière ordinaire quant à cet égard).

En fait, tous les trucs normaux--photons, neutrinos, matière noire baryonique--ralentit l’expansion de l’univers. Il est donc surprenant qu’à environ la moitié de l’âge de l’univers, l’expansion a commencé à accélérer.

En résumé un grand nombre de possibilités en discutant ce que certain type de choses fait à l’expansion de l’univers consiste à quantifier l' équation d’État de cette matière ou d’énergie. Il s’agit généralement sous la forme d’une relation entre la pression et la densité de ce genre de choses. Une forme commune est
[math] P = w \rho c ^ 2 [Math]
où [math] w [Math] s’appelle l’équation du paramètre state. Le rayonnement a w = 1/3, tandis que la matière ordinaire ressemble à w = 0 sur des échelles cosmologiques. N’importe quoi avec une équation d’État paramètre [math] w< -1/3[/math]="" would="" lead="" to="" an="" acceleration="" of="" the="" growth="" of="" the="">

Les dernières mesures ont w compatible avec -1 pour tout ce qui est dominant l’univers à la fin de l’époque, amenant à accélérer. Cela est compatible avec le type d’énergie noire, connu comme une constante cosmologique ou avec l’énergie du vide. Énergie du vide a le problème de son désaccord avec les calculs de la théorie quantique des champs.

Parce que l’accélération est assez douce et les mesures sont difficiles à faire, les données sont actuellement incapables de discriminer entre les différents modèles d’énergie noire.

La nature de l’énergie sombre détermine finalement le destin de l’univers. Une constante cosmologique vanille ou l’énergie du vide conduirait à une expansion exponentielle. Énergie sombre avec w< -1="" (sometimes="" called="" phantom="" dark="" energy)="" would="" cause="" faster-than-exponential="" expansion,="" ending="" in="" the="" "big="" rip"="" --="" the="" scale="" factor="" going="" to="" infinity="" in="" a="" finite="" amount="" of="" time,="" a="" true="">

Une alternative à l’énergie sombre qui est explorée dans la communauté de la cosmologie est la modification de la relativité générale à petites courbures (échelles de longueur, correspondant à la taille de l’univers) afin de rendre l’univers accélérer de gravité seule. Plusieurs de ces modèles sont intenables pour diverses raisons techniques, mais il existe des possibilités infinies. Un modèle valide aurait 1) reproduire l’histoire de l’expansion de l’univers, 2) ne pas modifier le clustering des galaxies et des amas de galaxies et 3) rejoins GR aux échelles courtes (système galactique et solaire). Voici les exigences rigoureuses.

Énergie sombre s’inscrit dans le cadre du modèle standard de la cosmologie, qui a parmi ses ingrédients GR. Il ne faut pas confondre avec modifications aux ressources génétiques, qui sont une approche différente d’aborder la question de l’accélération de temps fin.


Tags: Cosmologie, Physique, Énergie (physique), Astrophysique, Énergie sombre, Relativité générale, Matière noire