Equació d'estat de l'energia fosca i sondes

La relació entre la pressió i la densitat de l'energia fosca, la seva equació d'estat, ens indica si és una constant veritable o alguna cosa que evoluciona, i diverses sondes cosmològiques complementàries tenen com a objectiu mesurar-la.

Definition

L'equació d'estat de l'energia fosca és la relació entre la seva pressió i la seva densitat d'energia, un valor proper a menys u per a una constant cosmològica; mesurar aquest paràmetre i qualsevol variació temporal mitjançant múltiples sondes cosmològiques caracteritza la naturalesa física de l'energia fosca.

Scope

Aquest tema cobreix el paràmetre de l'equació d'estat que distingeix una constant cosmològica de l'energia fosca dinàmica, com la quintaessència, la manera com el seu valor i la seva possible evolució afecten la història d'expansió i el creixement de l'estructura, i les principals sondes observacionals, incloent-hi les supernoves de tipus Ia, les oscil·lacions acústiques de barions, les lents gravitacionals febles i el fons còsmic de microones.

Core questions

• Què revela el paràmetre de l'equació d'estat sobre l'energia fosca?
• Com podem distingir una constant cosmològica de l'energia fosca dinàmica?
• Quines observacions restringeixen millor l'energia fosca?

Key concepts

• Equació d'estat
• Quintaessència
• Oscil·lacions acústiques de barions
• Lents gravitacionals febles
• Creixement de l'estructura
• Regle estàndard
• Combinació de sondes

Key theories

Diagnòstics de l'equació d'estat

Una equació d'estat constant igual a menys u indica una constant cosmològica, mentre que un valor diferent o en evolució indicaria un camp dinàmic com la quintaessència o la gravetat modificada, de manera que una mesura precisa és un discriminador clau.

Sondes complementàries

Les supernoves, les oscil·lacions acústiques de barions, les lents febles i el fons còsmic de microones restringeixen l'energia fosca de diferents maneres, i la seva combinació trenca les degeneracions per a estrènyer la determinació de les seves propietats.

Mechanisms

Cada sonda mesura l'energia fosca mitjançant el seu efecte sobre la geometria o el creixement: les supernoves i les oscil·lacions acústiques de barions tracen la història d'expansió a través de les distàncies, les lents febles i els recomptes de cúmuls tracen la supressió del creixement de l'estructura, i el fons còsmic de microones ancorar l'univers d'alt desplaçament cap al roig, amb la seva combinació restringint l'equació d'estat.

Clinical relevance

Determinar l'equació d'estat és l'objectiu central de la investigació contemporània sobre l'energia fosca: s'estan construint estudis dedicats específicament per a determinar si l'energia fosca és constant o evoluciona, ja que aquesta resposta incideix directament en el destí de l'univers i en si es requereix una nova física més enllà de la relativitat general.

History

Després del descobriment de l'acceleració el 1998, l'equació d'estat es va convertir en el focus dels estudis sobre l'energia fosca; les oscil·lacions acústiques de barions es van detectar en estudis de galàxies el 2005, i els estudis successius han estret les restriccions, fins ara coherents amb una constant cosmològica mentre motiven experiments cada vegada més grans.

Debates

Energia fosca constant versus dinàmica

Les dades actuals són coherents amb una constant cosmològica, però lleugeres indicacions i la motivació teòrica mantenen oberta la possibilitat d'una equació d'estat en evolució, una qüestió que els estudis de pròxima generació pretenen resoldre.

Key figures

• Joshua Frieman
• Michael Turner
• Dragan Huterer
• Robert Caldwell

Seminal works

• frieman2008

Frequently asked questions

Què significa una equació d'estat de menys u?

Significa que la pressió és exactament igual al negatiu de la densitat d'energia, la propietat definidora d'una constant cosmològica; mesurar un valor diferent de menys u, o un que canvia amb el temps, implicaria que l'energia fosca és quelcom més dinàmic.

Per què utilitzar diverses sondes diferents?

Cap observació única determina de manera unívoca l'energia fosca, i cada sonda té diferents sensibilitats i sistemàtiques; la combinació de supernoves, oscil·lacions acústiques de barions, lents i el fons còsmic de microones trenca les degeneracions i produeix restriccions molt més fortes i robustes.