Как ускоряется расширение Вселенной, если постоянная Хаббла уменьшается?

Параметр Хаббла определяется как скорость изменения расстояния между двумя точками во Вселенной, деленная на расстояние между этими двумя точками. Параметр Хаббла становится меньше, потому что знаменатель увеличивается быстрее, чем числитель.

В будущем космологическая постоянная,$\Lambda$может привести к экспоненциальному расширению со временем. Простая математика показывает, что параметр Хаббла является константой Хаббла только для экспоненциального расширения.

Например, предположим$H(t) = (da(t)/dt)/a(t)$, куда$a(t)$это расстояние между двумя произвольными точками во Вселенной в эпоху$t$. Теперь давайте иметь скорость расширения$da/dt \propto t$(то есть ускорение). Но в этом случае$a(t) \propto t^2$и$H(t) \propto t ^{-1}$(т.е. уменьшается со временем).

Некоторые дополнительные детали:

Решение уравнения Фридмана в плоской Вселенной есть

По мере того, как Вселенная расширяется,$\rho$конечно уменьшается по мере$a(t)^{-3}$, но$\Lambda$остается постоянным. Таким образом, первый член в правой части становится неважным, если он действительно$\Lambda$является космологической постоянной.

Таким образом, «постоянная» Хаббла фактически уменьшается по сравнению с ее текущим значением.$H_0$и асимптотически стремится к$H = \sqrt{\Lambda/3}$как время стремится к бесконечности.

Это действительно сводится к тому, что вы определяете как ускоренное расширение.

Обычно под ускоренным расширением понимают, что первая производная масштабного фактора$a'(t)$повышается. Однако параметр Хаббла определяется как:

Как в расширяющейся Вселенной$a(t)$увеличивается, возможно$a'(t)$увеличиваться, но$H$быть уменьшающимся.

Я полагаю, можно было бы утверждать, что увеличение$H$(т. е. какой-то сценарий фантомной энергии) — это то, для чего мы действительно должны зарезервировать термин «ускоренное расширение». Например, вы могли бы утверждать, что Вселенная де Ситтера, где$H$постоянна, а значит, и любая Вселенная, где$H$уменьшается, его не следует описывать как «ускоренное расширение», так как фактически нет разницы между расширением в какой-то момент$t$и некоторое более позднее время. Однако мы не соглашаемся с этим определением.

Все эти ответы начинаются с формулы и говорят поэтому$H_0$уменьшается, но я думаю, что у меня есть более интуитивное объяснение:

Если вы представляете Вселенную как открытую прямую резиновую ленту, расширение Вселенной растягивает отметины (галактики) на ленте и говорите, что один конец остается неподвижным (это мы), то скорость, с которой каждая галактика удаляется от нас пропорциональна двум вещам: насколько быстро растягивается резинка, и доля ее расстояния на всю длину резинки - почему более далекие галактики удаляются быстрее.

Тогда вы можете себе представить, что к тому времени, когда галактика окажется на том же расстоянии, что и другая галактика раньше, расширение Вселенной может ускориться, и полоса увеличится в длину быстрее, но теперь расстояние до галактики намного меньше. часть общей длины резинки — и, следовательно, в зависимости от функции времени, определяющей длину нити, эти два фактора могут умножаться, чтобы скорость галактики на определенном расстоянии уменьшалась.

Следовательно, поскольку v=$H_0$д,$H_0$уменьшается.

Закон Хаббла — это всего лишь приближение для «малых» масштабов. Когда вы ищете большие масштабы, масштабный коэффициент похож на

Итак, у вас есть еще один вклад в масштабный коэффициент, который влияет на значение параметра Хаббла.

Таким образом, этот параметр не является угловым коэффициентом линии. Если бы это было так, то постоянная потребность в ускорении Вселенной возрастала бы. Поскольку этот закон является всего лишь приближением, в этом нет необходимости.

Таким образом, «Постоянная» Хаббла была и продолжает уменьшаться с начала времен. Это примерно 70 км/с/Мпк и остановится примерно на 60 или "H=Λ/3". Изначально она уменьшается медленнее, потому что плотность материи во Вселенной уменьшается медленнее, но теперь скорость H-замедления уменьшилась еще больше, потому что Вселенная ощущает ускорение, поскольку доминирует Темная Энергия. «Ускорение расширения сегодня просто означает, что параметр Хаббла уменьшается менее быстро, чем раньше. Но он все еще уменьшается». В конце концов ускорение достигнет пика, и H станет постоянным. Это перефразировано из стека физики, поэтому мне не нужны кредиты, которые имеют гораздо более четкое объяснение, чем здесь выше, но детали выше все еще обучают.

Источник https://www.physicsforums.com/threads/why-is-the-hubble-sphere-expanding.616551/