Stavová rovnice (kosmologie)

Stavová rovnice kosmologického modelu je závislost tlaku na hustotě energie hmoty média v tomto modelu.

Ve Friedmannově teorii je gravitace vytvářena nejen hustotou hmoty, ale také tlakem média: hustota efektivní gravitační energie , kde  je tlak média, a  je hustota energie média, kde  je hustota energie hmoty média  je rychlost světla.

Tlak se vyjadřuje stavovou rovnicí nebo se používá bezrozměrný parametr - poměr tlaku k hustotě energie, stavová rovnice pak je:

Pro různá prostředí má různé významy . Níže předpokládáme, že hustota média je nad nulou. K dispozici je následujících 9 možností:

1. Fantomová energie (fantomová energie) (viz fantomová kosmologie ) - prostředí s negativní gravitací větší ( modulo ) než má vakuum.

S takovou stavovou rovnicí se hustota média s časem zvyšuje, záporná gravitace se zvyšuje a po konečné době se stane nekonečnou a ve vesmíru dojde k Velkému Ripu . Dalším rysem takového média je, že rychlost zvuku v něm je vyšší než rychlost světla.

2. Vakuum  je médium s negativní gravitací.

Respektive:

V Einsteinových rovnicích je energie vakua popsána kosmologickou konstantou

Podle posledních údajů [1] je hustota energie vakua ve vesmíru rovna kritické hustotě .

3. Kvintesence  - prostředí se zápornou gravitací nižší než vakuum.

Pouze když existuje negativní gravitace, proto pouze za této podmínky nastává zrychlení expanze vesmíru, to znamená, že povaha temné energie  je buď vakuum, nebo fantomová energie, nebo kvintesence.

4. Prostředí, ve kterém chybí pozitivní i negativní gravitace.

5. Prostředí, ve kterém je gravitace nižší než gravitace prachu.

6. Prachový mrak, obyčejná baryonová hmota a studená temná hmota (chybí tlak média, ).

Respektive:

Podle posledních údajů [1] je hustota energie běžné studené baryonové hmoty ve Vesmíru z kritické hustoty a hustota studené temné hmoty je z kritické hustoty, která v součtu dává z kritické hustoty.

7. Prostředí, ve kterém je gravitace vyšší než gravitace prachu, ale nižší než radiace.

8. Ultrarelativistické prostředí (záření, fotony a další ultrarelativistické částice), včetně reliktního záření ; také masivní částice v raném vesmíru, kdy teplota (vyjádřená v energetických jednotkách) značně převyšuje hmotnosti částic:

Chování vesmíru bylo určeno stavovou rovnicí blízkou této v časovém intervalu od Planckovy epochy do epochy rekombinace.

Respektive:

9. Prostředí, ve kterém je gravitace vyšší než gravitace.

Podobně, když je rychlost zvuku v takovém médiu vyšší než rychlost světla .

Poznámky

1. ↑ 1 2 Parametry modelu ΛCDM z dat WMAP (WMAP Seven-year Cosmological Parameter Summary) Archivováno 23. března 2021 na Wayback Machine 

Odkazy

• Web o moderní kosmologii