La Energía oscura / la Aceleración del universo: pregunta ingenua

Question

Gente, tengo una pregunta ingenua con respecto al tema de la energía oscura y una aceleración del universo:

Por lo que yo entiendo/leer, parece que cuanto más lejos miramos en el espacio profundo, el más rápido de los objetos se alejan de nosotros - en todas las direcciones.

Es esto, básicamente, lo que se entiende por "aceleración del universo"?

Porque parece que esta situación es exactamente lo que deberíamos esperar a ver (según la teoría del Big Bang). El más estamos entre iguales en el espacio, la más atrás en el tiempo que estamos "viendo", por lo que no podemos esperar a ver mayores tasas de aceleración y expansión de la más atrás en el tiempo nos peer?

Answer 1

No es tan ingenuo una pregunta como se podría pensar, y la respuesta es mucho más complicada de lo que usted puede pensar.

Cuando estamos calculando cómo el universo se expande asumimos que es isotrópico y homogéneo (esto sólo significa que en promedio es el mismo en todas partes) y tiene un factor de escala que normalmente escrito como $a(t)$. El factor de escala nos dice lo mucho que el universo se ha expandido. Podemos definir el factor de escala a 1 en el tiempo actual, por lo que un factor de escala de 2 significa que todo es dos veces tan lejos y un factor de escala de 0.5 significa que todo lo que es la mitad de lejos.

Si nuestro factor de escala $a(t)$ es constante, entonces el universo sería estática, es decir, las galaxias distantes sería estacionaria con respecto a nosotros. Cuando nos dicen que el universo se está expandiendo, nos referimos a que el factor de escala $a(t)$ aumenta con el tiempo. Para averiguar cómo $a(t)$ cambios con el tiempo tenemos para resolver las ecuaciones de Einstein, y aquí es donde las cosas se ponen difíciles debido a que las soluciones son complicadas. Si te interesa echar un vistazo a la Wipedia de artículos sobre la métrica FLRW y las ecuaciones de Friedmann. Sin entrar en detalles, esperamos que el factor de escala a buscar algo así como:

Sin la energía oscura que la tasa de aumento del factor de escala disminuye gradualmente con el tiempo debido a que la mutua atracción gravitatoria de toda la materia en el universo se desacelera la expansión. Con la energía oscura de la tasa de expansión es siempre un poco mayor, y en general los tiempos de la tasa de expansión comienza a aumentar de nuevo.

El original de la detección de la energía oscura se basa en la medición de la velocidad de recesión de las supernovas, y descubrir que coincidían con las predicciones de la línea roja no el negro.

Un par de notas adicionales: creemos que el universo es plano, y esto significa que (en ausencia de la energía oscura) la tasa de expansión se muestra por la línea negra seguirá lento, pero nunca en realidad se convierten en cero. Más precisamente tiende asintóticamente a cero cuando el tiempo tiende a infinito. Un universo abierto significa que la tasa de expansión tiende a un valor mayor que cero, y un universo cerrado, significa que el ritmo de expansión podría llegar a cero en tiempo finito, a continuación, llegar a ser negativa. Un universo cerrado iba a iniciar la contratación de nuevo.

También tenga en cuenta que en el tiempo cero el factor de escala es de cero, es decir, la distancia entre el todo en el universo sería cero. Este punto es lo que llamamos el Big Bang. El nombre es engañoso, ya que no fue una explosión (como tan a menudo se muestra en la divulgación científica de los programas de TELEVISIÓN). En realidad es una singularidad porque si el espacio entre el todo es igual a cero la densidad debe ser infinito. Un punto singular es donde nuestras ecuaciones romper, porque no podemos hacer aritmética con el número de $\infty$.

Answer 2

De verdad esperan que el universo se expande sobre la base de la teoría del Big Bang. Por lo tanto, mirando más alto desplazamiento al rojo, es decir, más en el tiempo, usted debe esperar que los objetos se alejan más rápido. Esto se refleja en el lineal relationshift que primero se miden por el Hubble $$v=H_0D, $$ donde $v$ es la recesión de la velocidad, $D$ la distancia al objeto y $H_0$ la constante de Hubble.

Sin embargo a partir de la observación de los SNIa, que completa la trama de alto desplazamiento al rojo, el lineal relationshift se desvía! Se sugiere que la relación entre la velocidad de la $v$ y la distancia $D$ es no lineal para mayor $z$. La expansión se está acelerando.

Esta aceleración depende de la geometría y el contenido de energía del universo.

Echa un vistazo a la siguiente gráfica: en un universo vacío, como se señaló, la recesión velocidades a desviarse de la lineal Hubble de la relación y es indicado por una línea recta. La medición de las SN Ia sin embargo, muestran que el universo se desvía de esta relación debido a la presencia de un repulsivo componente de energía que se traducen en una acelerada expansión del universo para dar cuenta de lo observado velocidades de recesión. Este repulsivo contenido de energía se llama energía oscura y sigue muy misterioso.

Answer 3

El modelo del Big Bang se acomoda a muchas posibilidades: el estado estacionario, la expansión es constante, la aceleración de la expansión; la desaceleración de la expansión. Para que el valor de la constante de Hubble y la radiación de fondo de microondas para que sea consistente y describir el universo observable con un Big Bang fórmula, una aceleración de la expansión es el más económico hypotheis, debido a la existencia de una constante cosmológica positiva en la teoría general de la relatividad de las ecuaciones.

donde lamda es mayor que cero. El modelo del Big Bang funciona con cualquier lamda, y antes de que la energía oscura fue soñado de un pensamiento que la expansión en el pasado era el mismo como en la actualidad y lamda se supone que es 0. Los datos indican que no es continua aceleración de la expansión, estamos expandiendo ahora más que a los 380.000 años después del Big Bang. Esto se muestra en el gráfico de la historia desde la BB.

Por el horquillado de la historia de la expansión del universo entre hoy y cuando el universo tenía sólo aproximadamente 380.000 años de edad, los astrónomos fueron capaces de poner límites a la naturaleza de la energía oscura que está causando la expansión, a acelerar. La medición por el momento, universo temprano se deriva de las fluctuaciones en el fondo cósmico de microondas, de acuerdo con lo resuelto por la NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP, en 2003).

Su resultado es consistente con la interpretación más simple de la energía oscura: que es matemáticamente equivalente a la de Albert Einstein, la hipótesis de la constante cosmológica, introducido hace un siglo a empujar en el tejido del espacio y evitar el universo de colapsar bajo la presión de la gravedad.