Наука
Advertisement
Космология
WMAP 2003.png
Изучаемые объекты и процессы
Наблюдаемые процессы
Теоретические изыскания
Родственные темы

Уравне́ние состоя́ния космологической модели — зависимость давления от массовой плотности энергии среды в данной модели. Во фридмановской теории тяготение создаётся не только плотностью вещества, но и давлением среды: плотность эффективной гравитирующей энергии где — давление среды, а — плотность энергии среды, где — массовая плотность энергии среды, — скорость света.

Давление выражают через уравнение состояния или используют безразмерный параметр — отношение давления к плотности энергии тогда уравнение состояния:

Для разных сред имеет разное значение. Ниже предполагаем, что плотность среды выше нуля. Возможны следующие 9 вариантов:

1. Фантомная энергия (призрачная энергия) (см. фантомная космология) — среда с антигравитацией большей, чем у вакуума.

При таком уравнении состояния плотность среды со временем увеличивается, антигравитация возрастает и через конечное время станет бесконечной и во вселенной произойдёт Большой Разрыв. Ещё одна особенность такой среды в том, что скорость звука в ней выше скорости света

2. Вакуум — среда с антигравитацией.

Соответственно:

(только такое уравнение состояния совместимо с определением вакуума как формы энергии со всюду и всегда постоянной плотностью, независимо от системы отсчёта).

В уравнениях Эйнштейна энергия вакуума описывается космологической постоянной

По последним данным[1] плотность энергии вакуума во вселенной составляет от критической плотности.

3. Квинтэссенция — среда с антигравитацией ниже, чем у вакуума.

Только при существует антигравитация, поэтому только при таком условии происходит ускорение расширения вселенной, то есть природа тёмной энергии — это либо вакуум, либо фантомная энергия, либо квинтэссенция.

4. Среда, в которой отсутствует и гравитация, и антигравитация.

5. Среда, в которой гравитация ниже, чем у пыли.

6. Пылевое облако, обычная барионная материя и холодная тёмная материя (давление среды отсутствует, ).

Соответственно:

По последним данным[1] плотность энергии обычной холодной барионной материи во вселенной составляет от критической плотности, а плотность холодной тёмной материи составляет от критической плотности, что в сумме даёт от критической плотности.

7. Среда, в которой гравитация выше, чем у пыли, но ниже, чем у излучения.

8. Ультрарелятивистская среда (излучение, фотоны и др. ультрарелятивистские частицы), в том числе реликтовое излучение; также массивные частицы в ранней Вселенной, когда температура (выраженная в энергетических единицах) значительно превосходит массы частиц:

Поведение Вселенной определялось близким к этому уравнением состояния на временно́м интервале от планковской эпохи до эпохи рекомбинации.

Соответственно:

9. Среда, в которой гравитация выше, чем у излучения.

Аналогично при скорость звука в такой среде выше скорости света

Примечания

Ссылки

Advertisement