暗能量如何加速宇宙?(7)
2023-05-03 来源:飞速影视
视膨胀率(y轴)与距离(x轴)的图与过去膨胀较快的宇宙一致,但遥远的星系今天在衰退中加速。这是哈勃原作的现代版本,比哈勃的原作延伸了数千倍。请注意,这些点不形成直线,表示膨胀率随时间的变化。宇宙遵循它所遵循的曲线这一事实表明暗能量的存在和后期统治。
学分:Ned Wright/Betoule et al. (2014)
那么,如果我们想知道宇宙是如何膨胀的,膨胀是如何加速的,我们所要做的就是求解同样的控制方程,第一个弗里德曼方程,对于一个具有所有三种能量的宇宙,并选择正的、膨胀的解。
这实际上是一项相当简单的任务!事实证明,膨胀率本身——我们定义为“尺度变化”参数或H——实际上总是随着时间的推移而降低。这个值不是加速的东西,而是减少的东西:早期迅速,当宇宙被辐射主导时,然后稍慢一点,当宇宙被物质主导时,然后最终,当暗能量接管时,进一步减速并接近一个有限的、正的、非零的值。
我们说扩张加速的原因不是因为扩张速度H随着时间的推移而增加;不是。原因是因为我们观察到的东西是宇宙中的星系,我们可以看到这些星系从我们身边退去。如果我们观察这些星系随着时间的推移而消退,那么我们会发现:
当宇宙被辐射主导时,这些星系的视衰退速度会降低,
当宇宙被物质主宰时,它们的表观衰退速度会降低,但速度会更慢,
当宇宙被暗能量主导时,它们的明显衰退速度会增加。
而是星系似乎远离我们的速度正在加速,而不是宇宙本身的膨胀速度。
宇宙的尺度(y轴)与宇宙的年龄(x轴)在对数尺度上。根据需要标记一些大小和时间里程碑。辐射和物质支配之间的过渡是微妙的;向暗能量统治的转变很容易看到。
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