Domanda:
Perché abbiamo la costante cosmologica?
frodeborli
2014-01-10 03:07:36 UTC
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Poiché la costante cosmologica non è necessaria per spiegare che l'universo sembra espandersi, perché ce l'abbiamo?

Quali altri fattori ci fanno avere quella costante?

Background: senza la costante cosmologica, le stelle lontane dovrebbero essere influenzate da un grande spostamento verso il rosso. La quantità di spostamento verso il rosso è una funzione della loro distanza da noi. Ciò è dovuto alla dilatazione del tempo gravitazionale. Stiamo guardando 13 miliardi di anni nel passato, dove l'universo era molto denso. Quelle stelle dovrebbero subire una gravità estrema, causando lo spostamento di Einstein.

Dato che abbiamo la costante cosmologica, ora stiamo cercando altre spiegazioni per il redshift.

La costante cosmologica è assolutamente necessaria per spiegare la natura precisa dell'espansione dell'universo (espansione accelerata). Vedi Premio Nobel per la fisica per il 2011 (http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2011/press.html).
Se viaggiassi in un buco nero a una velocità prossima a quella della luce, probabilmente non saresti in grado di osservarlo arrivare finché non sarai vicino all'orizzonte degli eventi. Il raggio dell'orizzonte degli eventi dipende dalla tua velocità, dal tuo punto di vista. Se anche un oggetto luminoso di fronte a te si muovesse nel buco a 1/10 della velocità della luce, avrebbe comunque uno spostamento verso il rosso accelerato rispetto a te, ma in realtà potresti schiantarti contro di esso prima che raggiunga il centro del nero buco. È plausibile? Se è così, un universo in collasso non potrebbe mostrare quegli effetti?
Se l'universo stesse collassando, vedresti lo spostamento verso il blu delle galassie non lo spostamento verso il rosso.
@astromax A causa del Doppler, forse. Ma credo che il collasso non si comporterebbe come un impasto per biscotti che si sgonfia. Le regioni centrali dello spazio subirebbero una spinta verso l'esterno, più che compensare la trazione verso l'interno che dovrebbe subire il guscio esterno. Questo credo contribuirebbe a un ulteriore spostamento verso il rosso, perché le regioni esterne diventeranno più dense, oltre allo spostamento verso il rosso iniziale a causa della distanza. Fondamentalmente, penso che le dinamiche ci farebbero vedere il redshift.
Questo è un pensiero errato. Se l'universo collassasse, le coordinate dello spazio diminuirebbero necessariamente nel tempo. Tutte le galassie tranne le più vicine sarebbero spostate al blu, non al rosso.
Ok, allora cosa succede se il tessuto dell'universo non sta collassando, ma tutta la materia che vediamo sta collassando a causa della gravità?
Questo accade localmente (il motivo per cui abbiamo cose come gruppi di galassie e ammassi di galassie), ma l'espansione dello spazio su grandi distanze prevale sulla gravità.
Ebbene, non credo nell'espansione dello spazio se non lo capisco. Credo sia un'illusione ottica. Qualcuno deve spiegarmi perché non vedremmo il redshift a causa di un universo passato denso in funzione della distanza da ciò che osserviamo. O almeno dimmi che lo vediamo e ne abbiamo tenuto conto quando cerchiamo il redshift a causa dell'espansione.
Non capisco davvero la tua confusione abbastanza onestamente, ma posso consigliarti dei posti dove andare a leggere sul perché osserviamo quello che facciamo.
Due risposte:
#1
+8
Sandesh Kalantre
2014-01-10 10:17:55 UTC
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  • Motivo 1:

Diamo un'occhiata alle equazioni di Friedmann senza la costante cosmologica.

$$ \ frac { \ dot {a} ^ 2} {a ^ 2} = \ frac {8 \ pi G \ rho} {3} - \ frac {kc ^ 2} {a ^ 2} $$

Il il termine sull'LHS è semplicemente la costante di Hubble al quadrato $ H ^ 2 $ che può essere misurata come misura diretta della velocità di recessione delle galassie

Il termine densità può essere definito come una combinazione di $ \ rho_ {materia } + \ rho_ {materia oscura} $ entrambi possono essere misurati direttamente; $ p_ {materia} $ dall'osservazione della materia nella nostra galassia e in altre galassie mentre $ \ rho_ {materia oscura} $ dalle curve di rotazione delle galassie.

La costante di curvatura $ k $ può essere stimata oggi dalle misurazioni di anisotropia nel CMBR.

Poiché risulta che i parametri non si adattano e abbiamo bisogno di più massa-energia in l'universo (quasi 2-3 volte di quanto avevamo stimato).

Così arriva l ' energia oscura o fondamentalmente la costante cosmologica. La costante cosmologica o l'energia oscura sono solo due modi di considerare l'equazione, sia come una costante che come una forma di energia di massa (sebbene abbiamo solide ragioni per credere a quest'ultima).

E questo è la nostra immagine dell'universo oggi: enter image description here

  • Motivo 2:

Ora storicamente la costante cosmologica era necessaria per un motivo completamente diverso.

La seconda equazione di Friedmann senza la costante cosmologica sembra:

$$ \ frac {\ ddot {a}} {a} = - \ frac {4 \ pi G} {3} \ left (\ rho + \ frac {3p} {c ^ 2} \ right) $$

Ora questo prevede per un tipo normale di materia, l'universo deve decelerare. ($ \ Ddot {a} <0 $)

Ora, le persone hanno misurato il redshift delle supernove di tipo 1a e hanno scoperto il risultato abbastanza paradossale che l'universo stava subendo un'accelerazione nella sua espansione.

enter image description here

Poiché la materia normale non può spiegare questo tipo o comportamento, dobbiamo di nuovo guardare all'Energia Oscura (o la costante cosmologica) .E così con i contro cosmologici tanto l'equazione diventa:

$$ \ frac {\ ddot {a}} {a} = - \ frac {4 \ pi G} {3} \ left (\ rho + \ frac {3p} {c ^ 2} \ right) + \ frac {\ Lambda c ^ 2} {3} $$

Quindi $ \ ddot {a} >0 $ è possibile.

Pertanto la costante cosmologica è necessario sia per spiegare l'attuale tasso di espansione che l'espansione accelerata.

Quindi finalmente l'espansione accelerata può essere spiegata e oggi abbiamo il modello $ ΛCDM $ dell'universo.

Riferimenti :

1: http://en.wikipedia.org/wiki/Friedmann_equations

2: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/univacc.html

3: http://en.wikipedia.org/wiki/Lambda -CDM_model

Credo che l'universo possa essere in decelerazione, o addirittura collassare in questo momento, ma quel collasso lo farebbe apparire visivamente come se si stesse espandendo a una velocità accelerata, a causa della velocità quadratica dello spostamento gravitazionale. Come un universo vuoto in un guscio denso. Ciò è dovuto al fatto che la nostra regione diventa meno densa rispetto alle regioni più distanti. Queste equazioni contraddicono questa affermazione, quando si rimuove la costante cosmologica?
Per quanto riguarda le curve di rotazione delle galassie; come possiamo conoscere la temperatura dello spazio vuoto in funzione della distanza da noi? Possiamo essere sicuri che l'universo non sia stato più luminoso in passato (in altre parole distante da noi)? Più fotoni in viaggio in una regione dovrebbero contribuire alle curve di rotazione in quella regione.
Cosa intendi con questo "Credo che l'universo possa decelerare, o addirittura collassare in questo momento, ma quel collasso lo farebbe apparire visivamente come se si stesse espandendo a una velocità accelerata, a causa della velocità quadratica della gravità cambio?"
Le curve di rotazione sono ottenute utilizzando le velocità delle stelle reali o le linee nell'idrogeno atomico, fondamentalmente la linea di 21 cm. Ci sono altri modi per rilevare la materia oscura, ad esempio la materia oscura può anche causare lenti gravitazionali.Eg:http://en .wikipedia.org / wiki / Bullet_Cluster
Poiché l'universo sembra espandersi, dovrebbe significare che le stelle lontane ci influenzano con una gravità minore in funzione del tempo. Le stelle lontane, invece, dovrebbero apparire più influenzate dalla gravità in funzione del tempo (a causa della distanza). Quindi presumo lo spostamento della dilatazione del tempo. Se, oltre a quell'effetto, l'universo sta collassando - e la gravità si propaga in c - le regioni distanti dovrebbero essere più influenzate dalla gravità che vicine, sperimentando un effetto simile alla barriera del suono, ma per la gravità. La somma di questo dovrebbe ammontare a ciò che chiamiamo costante cosmologica, credo.
In altre parole; la costante cosmologica può essere solo una funzione di trasformazione, usata per mappare la nostra realtà percepita nel nostro quadro di riferimento, alla realtà attuale.
#2
-2
Christian Hollstein
2014-05-14 12:07:23 UTC
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Propongo il seguente modello:

L'universo è già costituito da un gigantesco buco nero centrale che attrae la nostra via lattea e tutte le altre galassie. Lo spostamento verso il rosso osservato può essere spiegato dalla legge di gravitazione 1 / r²: le galassie che sono più vicine della nostra al buco nero centrale hanno velocità maggiori rispetto a noi. Quindi li vediamo allontanarsi da noi. Le galassie che sono più lontane dalla nostra dal buco nero centrale non si muovono così velocemente verso di esso come facciamo noi. Quindi guardandoli li vediamo scappare anche da noi. Il buco nero e la nostra distanza da esso sono così grandi che il gradiente di campo è piuttosto basso, quindi non sperimentiamo forze di marea. La regolazione della legge 1 / r² di Newton con le equazioni di campo della relatività generale di Einstein non fa una grande differenza per questo modello. Lo schema generale del movimento delle galassie l'una rispetto all'altra rimane lo stesso.

Come si possono verificare queste affermazioni? Ecco l'algoritmo principale. Può essere implementato ed eseguito anche su un PC:

Prendi tutti gli spettri quasar registrati dai cataloghi quasar noti. Normalizza i loro spettri a zero spostamento verso il rosso. Confronta ogni firma spettrale l'una con l'altra. Prova una ragionevole compensazione per le differenze in base alla polvere o ad altri effetti di aggiunta di rumore. Se ne trovi due identici o simili, controlla le posizioni dei rispettivi quasar. Se le loro posizioni angolari differiscono di diversi gradi, hai alcune prove. Perché hai trovato lo stesso quasar due volte: una volta visto in linea diretta (curva), e una volta la sua luce è avvolta dal campo gravitazionale del buco nero centrale. I quasar gemelli sono già noti ma si sono rivelati il ​​risultato di "piccolo" (significa: una galassia enorme nel nostro campo visivo verso di loro) effetti di lenti gravitazionali. In questi casi le loro posizioni apparenti differivano di alcuni secondi o minuti d'arco. Un numero di quasar gemelli con differenze di posizione angolari significative (diversi gradi) o anche in siti opposti dell'universo sarebbe una prova per il modello di cui sopra

Ho seguito una linea di pensiero simile a te, e credo anche che a causa di 1 / r ^ 2 vedresti un redshift uniforme. Mentre cadi verso il buco, vedresti uno spostamento rosso accelerato in ogni direzione. Ho portato la linea di pensiero un po 'oltre: una volta attraversato l'orizzonte degli eventi, le forze di marea faranno a pezzi tutto negli elementi primari: elettroni, neutroni o qualsiasi altra cosa. Quando questa miscela si avvicina al centro assoluto - saranno meno influenzati dalle forze di marea e possono iniziare a formare idrogeno, stelle e nuovi buchi neri - all'interno del primo buco nero.
Il problema nel trovare due quasar identici è che lo guarderai a distanze molto diverse: un quasar giovane e un quasar più vecchio. Potresti anche immaginare che se la Via Lattea stesse cadendo verso un gigantesco buco nero, ci vedresti direttamente "dietro" di noi. La via lattea specchiata sembrerebbe essere in rotta di collisione con noi. L'idea è nata come una spiegazione alternativa per il "Grande Attrattore" e il fatto che la Galassia di Andromeda sembra essere in rotta di collisione con noi, molto più velocemente di quanto la massa delle galassie possa spiegare.
Ho chiesto informazioni anche in passato su http://marilynvossavant.com/forum/viewtopic.php?t=376
-1 Non potrebbe esserci un buco nero centrale perché l'universo non ha centro. Vedi questa domanda: http://astronomy.stackexchange.com/questions/669/what-is-in-the-center-of-the-universe
@called2voyage Come puoi essere completamente certo che non ci sia un centro? Esistono dei modi per sapere che l'universo NON è all'interno di un altro buco nero? Che tutta la materia che vediamo è stata lacerata quando abbiamo attraversato l'orizzonte degli eventi di un buco nero in un universo "precedente", e ora stanno formando nuove stelle dopo miliardi di anni all'interno di questo superhole? Sono solo curioso di sapere come qualcuno possa essere certo e abbattere quell'idea. Perché un buco nero ha certamente un centro se visto dall'esterno.
@frodeborli Un altro buco nero che crea il nostro universo non richiederebbe che il nostro universo abbia un centro.
@called2voyage Va bene, abbastanza giusto. Immaginare un universo all'interno di una singolarità, richiede che tutto sia nello stesso posto se visto dall'esterno, ma visto dall'interno, influenzato dalla diluizione del tempo e da altri effetti GR forse non richiede un centro.
Ho letto l'articolo a cui si riferisce2voyage. Sostiene completamente dall'interno del big bang / modello dell'universo in espansione. Forse è successo molto tempo fa. Ma questo non esclude un universo in collasso di oggi con il redshift osservato nel complesso. Milkyway / Andromeda blue shift / Great Attractor: Forse è solo una "piccola" turbolenza nel nostro gruppo locale di galassie. Su larga scala cosmologica non darei molto peso allo spostamento blu osservato tra noi e il nostro vicinato


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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