Вселенная де Ситтера - de Sitter universe

Часть серии о
Физическая космология
Большой взрыв  · Вселенная Возраст вселенной Хронология Вселенной
Ранняя вселенная Инфляция  · Нуклеосинтез Фоны Гравитационная волна (GWB) Микроволновая печь (CMB)  · Нейтрино (CNB)
Расширение  · Будущее Закон Хаббла  · Красное смещение Метрическое расширение пространства Метрика FLRW  · Уравнения Фридмана Неоднородная космология Будущее расширяющейся Вселенной Конечная судьба вселенной
Компоненты  · Структура Составные части Лямбда-CDM модель Темная энергия  · Темная жидкость  · Темная материя Состав Форма вселенной Нить  галактики · Формирование галактики Большая группа квазаров Крупномасштабная конструкция Реионизация  · Формирование структуры
Эксперименты Инициатива черной дыры (BHI) Бумеранг Исследователь космического фона (COBE) Проект Illustris Космическая обсерватория Планка Слоунский цифровой обзор неба (SDSS) Обзор красного смещения галактики 2dF ("2dF") Микроволновый датчик анизотропии Wilkinson (WMAP)
Ученые Ааронсон Альфвен Альфер Бхарадвадж Коперник де Ситтер Дике Элерс Эйнштейн Эллис Фридман Галилео Гамов Гут Хокинг Хаббл Лемэтр Mather Ньютон Пенроуз Penzias Вбивать в голову Шмидт Smoot Suntzeff Сюняев Толман Уилсон Зельдович Список космологов
История темы Открытие космического микроволнового фонового излучения История теории большого взрыва Религиозные интерпретации теории большого взрыва Хронология космологических теорий
Категория  Астрономический портал
v т е

Де Ситтер является космологическим решением уравнений поля Эйнштейна в общей теории относительности , имя Виллем де Ситтер . Он моделирует Вселенную как пространственно плоскую и игнорирует обычную материю, поэтому в динамике Вселенной доминирует космологическая постоянная , которая, как считается, соответствует темной энергии в нашей Вселенной или полю инфлатона в ранней Вселенной . Согласно моделям инфляции и текущим наблюдениям за ускоряющейся Вселенной , конкордантные модели физической космологии сходятся в согласованной модели, в которой наша Вселенная лучше всего описывалась как вселенная де Ситтера примерно через несколько секунд после фидуциальной сингулярности Большого взрыва , и далеко в будущее . ${\ displaystyle t = 10 ^ {- 33}}$

Математическое выражение

Де Ситтера не имеет обычное содержание материи , но с положительной космологической постоянной ( ) , который устанавливает скорость расширения, . Чем больше космологическая постоянная, тем больше скорость расширения: ${\ displaystyle \ Lambda}$${\ displaystyle H}$

${\ displaystyle H \ propto {\ sqrt {\ Lambda}},}$

где константы пропорциональности зависят от условностей.

Эволюция вселенной де Ситтера (синий, верхняя кривая) по сравнению с другими моделями.

Часть этого решения принято описывать как расширяющуюся вселенную в форме FLRW, где масштабный коэффициент задается как

${\ Displaystyle а (т) = е ^ {Ht},}$

где константа - скорость расширения Хаббла, а - время. Как и во всех пространствах FLRW, , то масштабный коэффициент , описывает расширение физических пространственных расстояний . ${\ displaystyle H}$${\ displaystyle t}$${\ Displaystyle а (т)}$

Уникальный для вселенных, описываемых метрикой FLRW, вселенная де Ситтера имеет закон Хаббла, который согласован не только во всем пространстве, но и во всем времени (поскольку параметр замедления равен ), таким образом удовлетворяя идеальному космологическому принципу , предполагающему изотропность и однородность. во всем пространстве и времени. Существуют способы преобразовать пространство де Ситтера со статическими координатами (см. Пространство де Ситтера ), поэтому, в отличие от других моделей FLRW, пространство де Ситтера можно рассматривать как статическое решение уравнений Эйнштейна, даже если геодезические, за которыми следуют наблюдатели, обязательно расходятся, как и ожидалось от расширение физических пространственных измерений. В качестве модели Вселенной решение де Ситтера не считалось жизнеспособным для наблюдаемой Вселенной до тех пор, пока не были разработаны модели инфляции и темной энергии . До этого предполагалось, что Большой взрыв подразумевал только принятие более слабого космологического принципа , согласно которому изотропия и однородность применяются в пространстве, но не во времени. ${\ displaystyle q = -1}$

Относительное расширение

Экспоненциальное расширение масштабного фактора означает, что физическое расстояние между любыми двумя неускоряющимися наблюдателями в конечном итоге будет расти быстрее скорости света . В этот момент эти два наблюдателя больше не смогут установить контакт. Следовательно, любой наблюдатель во вселенной де Ситтера увидит горизонты событий, за пределами которых этот наблюдатель никогда не сможет увидеть или узнать какую-либо информацию. Если наша Вселенная приближается к Вселенной де Ситтера, то в конечном итоге мы не сможем наблюдать какие-либо галактики, кроме нашего собственного Млечного Пути (и любых других в гравитационно связанной Местной группе , если предположить, что они каким-то образом дожили до того времени, не сливаясь).

Моделирование космической инфляции

Другое применение пространства де Ситтера - ранняя Вселенная во время космической инфляции . Многие инфляционные модели являются приблизительно пространством де Ситтера и могут быть смоделированы, задав параметру Хаббла мягкую временную зависимость. Для простоты некоторые расчеты, связанные с инфляцией в ранней Вселенной, могут быть выполнены в пространстве де Ситтера, а не в более реалистичной инфляционной Вселенной. Используя вместо этого вселенную де Ситтера, где расширение действительно экспоненциально, можно сделать много упрощений.

Смотрите также

• Космическая инфляция
• Пространство де Ситтера для получения дополнительных математических свойств
• Параметр замедления
• Причинный патч

Рекомендации