La aceleración de la expansión del universo: así?

Question

Por favor, ayúdame, me estoy perdiendo algo.

Sabemos que, ahora, el espacio se está expandiendo aproximadamente 73 kilometros/s/Mpc.

Esto significa: dos puntos en el espacio 1Mpc lejos el uno del otro "mover" 73 km más lejos cada segundo. Por supuesto que no estamos realmente en movimiento, es el espacio entre ellos que la expansión: es por eso que dos objetos pueden separarse más rápido que la velocidad de la luz si están lejos suficiente).

Ahora: los científicos nos dicen que el universo no sólo se expande, sino que la expansión se está acelerando.

Inicialmente mi comprensión de la aceleración de la expansión fue: si ahora es 73 kilometros/s/Mpc, en algún momento en el futuro, será 74, 75, ....

Pero resulta que no es así. Resulta que que el 73 disminuye (que es la razón por la esfera de Hubble está en expansión) y que "la aceleración de la expansión del espacio" significa algo diferente.

Al parecer significa "acelerar el crecimiento del factor de escala" $a(t)=\frac{d(t)}{d0}$ (donde $d(t)$ $d0$ son la adecuada distancia entre dos puntos en el tiempo t y el tiempo 0).

Así que entiendo que: "la aceleración del universo" sólo significa que $a''(t)>0$ (es decir, la distancia adecuada entre dos puntos de cambios a través del tiempo en en el aumento de la tasa), mientras que el parámetro de Hubble $H(t)=a'(t)/a(t)$. disminuye con el tiempo (por lo que en algún momento en el futuro dos puntos en el espacio se "mueve" de lejos el uno del otro, por ejemplo, a los 65 km/s/Mpc en lugar de 73).

En otras palabras: la distancia adecuada entre los dos objetos se incrementan más rápido y más rápido a medida que la distancia entre ellos aumenta, PERO cada Mpc entre ellos, en realidad, aumenta (ligeramente) más LENTO.

PERO: si todo lo que he dicho es correcto (y por favor, dime si no lo está), no entiendo esto:

Si "aceleración del universo" NO significa que "el aumento de parámetro de Hubble", pero sólo significa que la distancia adecuada entre dos objetos aumentan a un ritmo mayor de LO que ES LA GRAN cosa?

Me explico: el hecho básico de que el espacio se está expandiendo en todas partes implica que a medida que pase el tiempo dos objetos se alejan más y más rápido, ya que su velocidad de recesión aumentan con la distancia.

Lo que me estoy perdiendo?

Answer 1

La constante de Hubble es definido por:

$$ H = \frac{\dot{a}}{a} \tag{1} $$

donde $a(t)$ es el factor de escala como la que usted describe. La aceleración de los medios de $\dot{a}$ está aumentando, pero luego, por supuesto, $a$ también está aumentando así cómo $H$ se comporta con el tiempo depende de cuál de los dos aumenta más rápido. Podemos calcular en qué $H$ cambios con el tiempo, simplemente, la diferenciación de la ecuación (1) con respecto al tiempo. Usando el cociente de la regla, se obtiene:

$$\begin{align} \frac{dH}{dt} &= \frac{a\ddot{a} - \dot{a}\dot{a}}{a^2} \\ &= \frac{\ddot{a}}{a} - \left( \frac{\dot{a}}{a} \right)^2 \\ &= \frac{\ddot{a}}{a} - H^2 \tag{2} \end{align}$$

Por lo $H$ aumenta si $\ddot{a}/a > H^2$ y disminuye en caso contrario. A partir de la métrica FLRW, suponiendo que la presión es negligable, sabemos que:

$$ \frac{\ddot{a}}{a} = -\frac{4\pi G \rho}{3} + \frac{\Lambda c^2}{3} \tag{3} $$

De hecho, me calcula el valor actual de los dos términos en la ecuación (3) en la pregunta de Si hemos sido capaces de doblar la masa de la materia ordinaria en el universo se recollapse?. La inserción de estos valores, se obtiene:

$$ \frac{\ddot{a}}{a} = 2.25 \times 10^{-36} \text{s}^{-2} $$

El valor actual de $H$ calculado por el Planck expeiment a ser $67 \text{km} \space \text{s}^{-1}/\text{Mpc}$, y la conversión a unidades de tiempo que obtengo:

$$ H^2 = 4.72 \times 10^{-36} \text{s}^{-2} $$

Y poner estos valores en la ecuación (2) obtenemos:

$$ \frac{dH}{dt} = -2.47 \times 10^{-36} \text{s}^{-2} $$

y es por eso que la constante de Hubble está disminuyendo incluso a pesar de que la expansión se está acelerando. Básicamente, el aumento en el $a$ está superando el incremento en $\dot{a}$. Se necesita el comological constante a ser un factor de dos y un poco más grande para $H$ a crecer con el tiempo.

Answer 2

La idea de que la distancia adecuada es la aceleración es una propuesta de explicación de ciertos datos sobre el brillo de las supernovas. Los modelos cosmológicos descubierto antes de que estas observaciones no podía explicar esta aceleración. Así que esos son los modelos que han de ser revisados, lo cual es importante.

Otra implicación de la supuesta aceleración es que si la relatividad general es cierto que el asunto de los campos de producción de la aceleración debe tener la densidad de energía negativa:

http://arxiv.org/abs/0803.0982.

Tal cuestión o campos tendría que ser bastante diferentes de la materia o de los campos que están familiarizados con, por lo que muchos físicos han estado tratando de llegar a los candidatos. Una forma de hacerlo es proponer algunas totalmente nueva idea, posiblemente, de una teoría de la gravedad cuántica. Otra es buscar a los candidatos en los campos descritos por la física de partículas. Así que este desarrollo podría producir nuevas formas para probar ideas en la física de partículas o de la gravedad cuántica. También hay problemas sin resolver acerca de lo que esto implicaría para el futuro del universo en cualquier situación dada.

Otro menos exóticos posibilidad es que la regulación de las supernovas no tiene nada que ver con la aceleración de la distancia adecuada. David Wiltshire ha propuesto que podría ser un resultado de las diferencias en la curvatura espacial entre enlazado sistemas dentro de la expansión cósmica y la curvatura debido a la expansión de la misma:

http://arxiv.org/abs/0712.3982

http://arxiv.org/abs/1311.3787.

Creo que el gran problema es que es un gran problema sin resolver, cuya solución implicará el descubrimiento de la nueva física.

Answer 3

Una consecuencia es que si la distancia entre los objetos es siempre creciente, las reglas de la gran crisis de la hipótesis y de ciertos cíclico de los modelos del universo de la cual, finalmente, detener el movimiento de las galaxias aparte y en lugar de converger.

En lugar de un big rip destino del universo está implícita si la expansión sin fin está acelerando.

Ver Phanton y Energía Cósmica Doomsday para obtener más información.

Answer 4

Me gustaría resaltar que para una aceleración del universo, es decir,$\ddot{a}>0$, se requieren $\Lambda >0$ (o algo así como la quintaesencia). Esto se deduce de la segunda ecuación de Friedmann. Si hay un valor distinto de cero constante cosmológica, a continuación, el Hubble-la tasa se reunirán a $H_0 \sqrt{\Omega_{\Lambda}} \simeq 62 ~ km/(sMpc)$. Esto se desprende de la primera ecuación de Friedmann.

Y, de hecho, el gran problema es cómo interpretar y entender el origen de la constante cosmológica lambda y por qué es de orden $\Lambda \sim 10^{-120} M_{pl}^4$. O si la aceleración es debido a la quintaesencia, ¿cómo surge exactamente? Otros intentos de estudiar las modificaciones de la gravedad o desviaciones relevantes desde el principio cosmológico (que podría imitar la medida de la aceleración).

el psm.