WikiSort.ru - Не сортированное

Космология

Изучаемые объекты и процессы

Вселенная Наблюдаемая Вселенная Крупномасштабная структура Вселенной Сверхскопления галактик Галактические нити Войды Пузырь Хаббла Реликтовое излучение Скрытая масса Тёмная материя Тёмная энергия

История Вселенной

Основные этапы развития Вселенной Возраст Вселенной Формирование галактик

Наблюдаемые процессы

Расширение Вселенной Космологическое красное смещение Закон Хаббла Ускоренное расширение Вселенной Нуклеосинтез

Теоретические изыскания

Гравитационная неустойчивость Космологический принцип Космологические модели Космологическая сингулярность Большой взрыв Модель де Ситтера Модель горячей Вселенной Космическая инфляция Вселенная Фридмана Уравнение Фридмана Сопутствующее расстояние Модель Лямбда-CDM Космологическое уравнение состояния Критическая плотность

Крити́ческая пло́тность Вселе́нной ρ_с — выделенное значение плотности материи (вещества и энергии) Вселенной, от которого зависят глобальные геометрические свойства вселенной в космологических моделях.

В частности, если средняя плотность Вселенной меньше или равна критической, то реализуется бесконечная вселенная. Если же плотность больше критической — то пространство Вселенной оказывается конечным:

• ρ < ρ_с — пространство с отрицательной кривизной, открытая вселенная;
• ρ = ρ_с — плоская, открытая вселенная;
• ρ > ρ_с — положительная кривизна пространства, вселенная замкнута.

По данным WMAP, наблюдаемая Вселенная является плоской (в пределах погрешности). Исходя из этого, согласно модели Фридмана, средняя плотность Вселенной равна критической: ρ = ρ_с с точностью порядка 1 %.

Барионная (обычная, доступная прямым наблюдениям) материя даёт в эту плотность довольно малый вклад: лишь (4,54±0,01) %, или 0,25 атома водорода на кубический метр. Два других компонента, дающих гораздо больший вклад в плотность, — тёмная материя (22,6 %) и тёмная энергия (73 %). Вклад релятивистских частиц^[1], то есть фотонов микроволнового фона, в настоящее время крайне мал: 0,0050 %.^[2]

Численное значение

Значение критической плотности ${\displaystyle \rho _{c}}$ зависит от значения постоянной Хаббла:

${\displaystyle \rho _{c}={\frac {3H^{2}}{8\pi G}}~,}$

где

H — постоянная Хаббла,

G — гравитационная постоянная.

При записи критической плотности (и других космологических параметров) часто используют безразмерную постоянную Хаббла h, определённую как h = H/(100 (км/с)/Мпк). В этих обозначениях^[3]

ρ_с = 1,88·10⁻²⁶h² кг/м³ = 1,05·10⁻⁵h² ГэВ/см³,

причём коэффициенты в этих выражениях не зависят от времени, в отличие от H и h.

При значении постоянной Хаббла в современную эпоху H₀ = 70,4±2,5 (км/с)/Мпк (или 2,282⋅10⁻¹⁸ c⁻¹), наилучшим образом описывающем доступные на 2012 год наблюдательные данные^[4][3], критическая плотность ρ_с равна 9,31⋅10⁻²⁷ кг/м³ (или 5,20⋅10⁻⁶ ГэВ/см³). С учётом того, что масса нуклона (и масса атома водорода) примерно равна 0,94 ГэВ, критическая плотность соответствует 5,5 атома водорода на кубический метр.

См. также

• Космологические модели
• Планковская плотность

Примечания

Ссылки

• Сайт о современной космологии (неопр.). Архивировано 22 августа 2011 года.
• Лекции по Общей Астрофизике для Физиков на сайте Астронет