Cosmology-dark-energy
宇宙論-暗黒エネルギー
Dark Energyの領域は、すべての方程式の自由なパラメーターであるため、天文学では非常に灰色の領域ですが、これが正確に何であるか明確な考えはありません。
フリードマンの方程式から始めます。
\ left（\ frac \ {\ dot \ {a}} \ {a} \ right）^ 2 = \ frac \ {8 \ pi G} \ {3} \ rho-\ frac \ {k \ ast c ^ 2} \ {a ^ 2}
宇宙論に関する基本的な本のほとんどは、ハッブルの観測の前に宇宙が閉じられ、静止しているこのエピソードからの暗黒エネルギーを説明することから始まります。
ユニバースが右側で静的であるためには、両方の項が一致し、ゼロである必要がありますが、最初の項が2番目の項より大きい場合、ユニバースは静的ではないため、Einsteinはfreeパラメーターを削除しました宇宙を静的にするためのフィールド方程式に*∧*、それで彼は、最初の項が2番目の項と比較されても、方程式にもう1つの成分があれば、常に静的な宇宙を得ることができると主張しました。これら2つの用語の不一致。
\ left（\ frac \ {\ dot \ {a}} \ {a} \ right）^ 2 = \ frac \ {8 \ pi G} \ {3} \ rho-\ frac \ {k \ ast c ^ 2} \ {a ^ 2} + \ frac \ {\ wedge} \ {3}
\ left（\ frac \ {\ ddot \ {a}} \ {a} \ right）=-\ frac \ {4 \ pi G} \ {3} \ left（\ rho + \ frac \ {3P} \ {c ^ 2} \ right）+ \ frac \ {\ wedge} \ {3}
ここで、$ P = \ rho \ ast c ^ 2/3 $および$ \ wedge = \ rho \ ast c ^ 2 $は宇宙論的パラメーターです。 （負の記号は引力のためだけです）
上記の式（加速式）-
- $ 3P/c ^ 2 $は放射線による負圧です。
- $ -4 \ pi G/3 $は重力による引力であり、
- $ \ wedge/3 $は積極的な貢献をします。
方程式の別の部分が魅力的であるため、3番目の項は反発力として機能します。
方程式の物理的意義は、*˙a= 0 *ということです。これは、宇宙が膨張していることを示す証拠がなかったためです。 これらの2つの用語が互いに一致しない場合、コンポーネントを追加する方が適切であり、オフセットに応じて常にfreeパラメーターの値を変更できます。
その時、この宇宙論的パラメータについての物理的な説明はありませんでした。だから、膨張する宇宙の説明が1920年代に発見されたとき、*アインシュタイン*は直ちにこの定数を捨てなければなりませんでした。
この*宇宙定数*の説明は、宇宙の異なるバージョンを説明しているためまだ使用されていますが、この宇宙定数の定義、解釈の方法は時間とともに変化し続けました。
現在、この宇宙定数の概念は、多くの理由で宇宙論に戻ってきました。 理由の1つは、宇宙のさまざまな成分（バリオン、暗黒物質、放射）のエネルギー密度の観測があるため、このパラメーターが何であるかを知っていることです。 *宇宙マイクロ波背景*を使用した独立した観測は、k = 0であることを示しています。
CMB、k = 0 \：\ rho = \ rho_c = \ frac \ {3H_0 ^ 2} \ {8 \ pi G} \ approx 10 \：水素\：atoms.m ^ \ {-3}
kを0にするには、$ \ rho $を$ \ rho_c $に等しくする必要がありますが、合計しても0にならないことはわかっています。つまり、 $ \ rho_c $。
\ rho = \ rho_b + \ rho _ \ {DM} + \ rho _ \ {rad} << \ rho_c
ダークエネルギーのもう1つの証拠は、白色d星が物質を蓄積し、非常に正確な限界（≈1.4M）であるチャンドラシェハル限界を超えるときに発生する*タイプ1超新星観測*から得られます。 これで、タイプ1超新星爆発が起こるたびに、質量が同じになります。つまり、システムの総結合エネルギーは同じであり、見ることができる光エネルギーの量は同じです。
もちろん、超新星の光は増加してから消えますが、ピークの明るさを測定すると、常に同じになるため、標準的な候補になります。 そのため、タイプ1の超新星では、宇宙の宇宙成分を測定するために使用し、天文学者は、赤方偏移の高い超新星が赤方偏移の低い超新星よりも30％〜40％暗いことを発見しました。 -zero *∧*用語。
宇宙論モデルでは、* DE（ダークエネルギー）*は流体として扱われます。つまり、状態方程式を書くことができます。 状態方程式は、物質の2つの異なる状態の圧力、密度、温度、体積などの変数を接続する方程式です。
次元的に見ると、
\ frac \ {8 \ pi G} \ {3} \ rho = \ frac \ {\ wedge} \ {3}
\ rho_ \ wedge = \ frac \ {\ wedge} \ {8 \ pi G}
DEのエネルギー密度、
\ epsilon_ \ wedge = \ rho_ \ wedge \ ast c ^ 2 = \ frac \ {\ wedge c ^ 2} \ {8 \ pi G}
暗黒エネルギー密度パラメーター、
\ Omega_ \ wedge = \ frac \ {\ rho_ \ wedge} \ {\ rho_c}
$ \ Omega_ \ wedge $は、臨界密度に関するダークエネルギーの密度です。
\ rho = \ rho_b + \ rho _ \ {DM} + \ rho_ \ wedge
宇宙をはじき、宇宙を膨張させる暗黒エネルギーについての理論がいくつかあります。 1つの仮説は、この暗黒エネルギーが真空エネルギー密度である可能性があるということです。 空間自体が何らかのエネルギーを処理しており、空間の単位体積内のバリオン物質、暗黒物質、放射の量を数えるとき、空間に関連付けられているエネルギーの量も数えていると仮定しますが、明確ではありません暗黒エネルギーは実際には真空エネルギー密度であるということです。
暗黒物質と放射線の密度とスケール係数の関係は、
\ rho_m \ propto \ frac \ {1} \ {a ^ 3}
\ rho_m \ propto \ frac \ {1} \ {a ^ 4}
密度とスケール係数のプロットがあります。 同じプロットで、$ \ rho_ \ wedge $は、スケール係数に依存しない宇宙の膨張を伴う定数であることがわかります。
次の図は、密度とスケール係数の関係を示しています。
「ρ」v/s「a」（時間に関連するスケール係数）、同じグラフでは、暗黒エネルギーは定数としてモデル化されています。 ですから、私たちが現在の宇宙で測定する暗黒エネルギーが何であれ、それは一定です。
覚えておくべきポイント
- 宇宙マイクロ波背景を使用した独立した観測は、k = 0であることを示しています。
- $ \ rho_ \ wedge $は、スケール係数に依存しない宇宙の膨張を伴う定数です。
- 重力も時間とともに変化しており、*修正ニュートン力学*と呼ばれます。
