Physic Labs

Vũ trụ học & Thiên văn vật lý

Năng lượng tối, sự giãn nở tăng tốc

Dùng đồ thị sơ đồ hệ số tỉ lệ a(t)a(t) để thấy tỉ phần vật chất Ωm\Omega_m thay đổi lịch sử giãn nở trong mô hình Λ\LambdaCDM phẳng, với ΩΛ=1−Ωm\Omega_\Lambda=1-\Omega_m và pΛ=−ρΛc2p_\Lambda=-\rho_\Lambda c^2.

Nghiên cứu

Dụng cụ

  • Đồ thị sơ đồ lịch sử giãn nở a(t)a(t)
  • Thanh trượt “Tỉ phần vật chất Ωₘ”
  • Điều khiển “Góc nhìn” và canvas kéo được
  • Nút “Tạm dừng”

Các bước tiến hành

  1. Đọc đường cong giãn nở

    Bắt đầu với Ωm\Omega_m mặc định và lần theo đường a(t)a(t) từ quá khứ đến hiện tại. Độ dốc của aa là tốc độ giãn nở; thời kỳ vật chất chiếm ưu thế có a∝t2/3a\propto t^{2/3}, còn năng lượng tối gây tăng trưởng nhanh, gần hàm mũ ở thời gian muộn.

  2. Quét tỉ phần vật chất

    Kéo thanh trượt Ωm\Omega_m xuống rồi lên; vì mô hình phẳng, ΩΛ=1−Ωm\Omega_\Lambda=1-\Omega_m tự điều chỉnh. Ωm\Omega_m gần 1 cho đường cong chậm dần liên tục, còn Ωm\Omega_m nhỏ làm đường cong vểnh lên — dấu hiệu của giãn nở tăng tốc a¨>0\ddot a>0.

  3. So sánh các vũ trụ

    Đặt Ωm=1.0\Omega_m=1.0 (chỉ có vật chất) rồi đặt giá trị thấp khoảng 0.3, sát ước lượng hiện nay. Mô tả tương lai của a(t)a(t) khác nhau thế nào trong hai trường hợp, và liên hệ sự tăng tốc với thành phần áp suất âm pΛ=−ρΛc2p_\Lambda=-\rho_\Lambda c^2.

Mô phỏng

Lịch sử thí nghiệm

Năm 1998, hai nhóm nghiên cứu siêu tân tinh loại Ia ở xa — High-z Supernova Search Team do Adam Riess và Brian Schmidt dẫn đầu, và Supernova Cosmology Project do Saul Perlmutter dẫn đầu — báo cáo vũ trụ đang giãn nở tăng tốc chứ không chậm lại. Kết quả mang về Nobel 2011 và làm hằng số vũ trụ của Einstein sống lại như ứng viên “năng lượng tối” đơn giản nhất. Bằng chứng độc lập nhanh chóng tích lũy: bức xạ nền vũ trụ đo bởi WMAP (2003) và Planck (2013) ủng hộ vũ trụ phẳng, và sự lớn lên của cấu trúc quy mô lớn khớp mô hình phẳng với khoảng Ωm≈0.3\Omega_m\approx0.3 và ΩΛ≈0.7\Omega_\Lambda\approx0.7. Năng lượng tối thật sự là hằng số hay tiến hóa vẫn là câu hỏi mở được các khảo sát như DESI và Euclid theo đuổi.

Nhà vật lý liên quan

Chủ đề liên quan trong thư viện