Различные параметры плотности холодной темной материи из наблюдений ранней и поздней Вселенной

Параметр плотности холодной темной материи$\Omega_c = 0.2589 \pm 0.0057$не является константой. То, что вы указали, является текущей стоимостью$\Omega_c$т.е. его стоимость прямо сейчас.

В то время$t$доля темной материи будет:

где$\rho_r$- плотность релятивистской материи (фотонов и нейтрино),$\rho_m$- плотность обычного вещества,$\rho_{dm}$плотность темной материи и$\rho_\Lambda$- плотность темной энергии. Однако различные плотности не масштабируются одинаково с расширением Вселенной. В частности, если$a(t)$масштабный коэффициент и$\rho_{r0}$и т. д. означают плотности тока, тогда:

Две формы материи имеют плотность, обратно пропорциональную объему, как и следовало ожидать. Однако релятивистская плотность вещества падает как$a^{-4}$потому что у него есть давление, и он работает, когда расширяется. Плотность темной энергии постоянна и не зависит от$a(t)$потому что это свойство пространства.

Итак, если вы возьмете предел$a \to 0$, т.е. приблизиться к Большому Взрыву,$a^{-4}$зависимость от$\rho_r$значит будет доминировать так$\Omega_r \approx 1$и$\Omega_m \approx \Omega_{dm} \approx \Omega_\Lambda \approx 0$. Так же, как$a \to\infty$темная энергия будет доминировать так$\Omega_\Lambda \approx 1$и$\Omega_r \approx \Omega_m \approx \Omega_{dm} \approx 0$.

Вычислять$\Omega_{dm}$как функция времени требует численного интегрирования, поскольку аналитического решения нет. Однако продвигаясь вперед во времени$\Omega_{dm}$упадет, когда темная энергия станет доминировать. Возвращаясь во времени$\Omega_{dm}$поднимется до максимума, затем ближе к Большому взрыву снова упадет, так как релятивистская материя начнет доминировать.

The $\Lambda$Модель CDM , стандартная модель космологии, подразумевает, что сегодняшний параметр плотности холодной темной материи (CDM) равен$\Omega_c=0.2589±0.0057$. Таким образом, согласно космологической стандартной модели, CDM составляет$\sim 80\%$текущей плотности вещества.

Без проблем. Я думаю, что большинство людей вполне довольны этим. Ну по крайней мере я. Эти плоские кривые вращения галактики существуют не просто так. Следовательно, у нас есть пирог с темной материей:

Это вытекает из наблюдений ранней Вселенной, таких как Космический Микроволновый Фон (CMB) или Барионные Акустические Колебания (BAO), и меняется со временем (извините за мое неточное утверждение ранее).

Однако обратите внимание, что мы имеем дело с моделью, а не с твердым научным фактом. На самом деле мы не знаем , что коэффициенты меняются со временем. Но весело пинать такого рода вещи вокруг.

Мой актуальный вопрос таков: существуют ли локальные (т.е. поздне-вселенские) наблюдения, например, по кривым вращения ближайших галактик, которые дают разные$\Omega_c$?

Я не уверен, что они дают другое$\Omega_c$но есть наблюдения, которые вызывают проблемы. См., например, темная материя доминирует в соседней карликовой галактике : «Общая масса, которую я измерил, была намного, намного больше, чем масса общего количества звезд, что означает, что в общую массу вносит вклад тонна плотно упакованной темной материи», — Кирби. говорит. «Отношение темной материи к светящейся материи является самым высоким из всех известных нам галактик. После того, как я сделал свои измерения, я просто подумал — вау».

Я читал здесь , что содержание CDM в нашем Млечном Пути$95\%$а тут даже галактики из до$99.99\%$ЦДМ.

Вот что говорят люди: «Движение звезд говорит вам, сколько существует материи, — сказал ван Доккум. — Им все равно, какой формы материя, они просто говорят вам, что она есть. В галактике Стрекоза звезды движутся очень быстро. .Так что была огромная нестыковка: с помощью обсерватории Кека мы нашли во много раз больше массы, на которую указывают движения звезд, чем масса самих звезд» . Но обратите внимание, что распределение обычной материи неравномерно. Почему распределение темной материи должно быть равномерным? И более того, почему распределение энергии вакуума должно быть равномерным? Потому что метрика FLRW предполагает это ? Не знаю, как вы, а я не люблю предположений в своей науке.

Поэтому мне было интересно, допустимо ли с точки зрения наблюдений иметь механизм, ведущий к дополнительному производству вещества CDM в поздней Вселенной, так что$\Lambda$Модель CDM верна только в ранней Вселенной.

Я так думаю. Но только если темная материя состоит не из твердых частиц, а из пространственных вариаций плотности энергии. Звезда — это концентрация энергии в облике материи, вызывающая гравитацию в окружающем пространстве. Но обратите внимание на слова Эйнштейна : «Энергия гравитационного поля действует гравитационно точно так же, как и любой другой вид энергии» . Это концентрация пространственной энергии, вызывающая гравитацию в окружающем пространстве. Ознакомьтесь с такими статьями, как « Неоднородная и взаимодействующая энергия вакуума» Джосуэ Де-Сантьяго, Дэвида Вандса, Ютинга Вана. Думайте о космосе как о вещи с ее вакуумной энергией, а не как о ничто. Тогда скажите себе, что пространство расширяется между галактиками, но не внутри.. Таким образом, пространственная плотность энергии в очень старой галактике будет высокой по сравнению с окружающим пространством. Эта энергия имеет массовую эквивалентность. Похоже, там было много темной материи. И если вы не заметили, в космосе темно .

Как я сформулировал в первоначальном вопросе: будет ли противоречить какому-либо наблюдению$\sim 25\%$CDM в ранней Вселенной, но до$\sim 30\%$в сегодняшней Вселенной (таким образом созданной совсем недавно), измеренной, например, по кривым вращения галактик?

Не то, что я знаю из. Обратите внимание, что если бы ранняя Вселенная была однородной, то пространственная плотность энергии была бы полностью однородной, и казалось бы, что темной материи вообще не было.