В сценарии Большого разрыва: будет ли точка равновесия?

Фантомная энергия в некотором роде кажется патологической. Данные Chandra имеют w=-0,98+-0,07, и все же из данных Reiss et al. значение важного параметра равно$w = −1.007 ± 0.081$. Данные недостаточно точны, чтобы исключить фантомную энергию из чистой темной энергии с$w~=~-1$. Так что можно было бы серьезно подумать об этом, потому что это может оказаться так.

Масштабный фактор для эволюции пространства-времени, который я рассчитываю здесь в ньютоновских рамках. Как Вселенная перешла от «доминирования темной материи» к «доминированию темной энергии»? в ньютоновском контексте,

Дело$w~=~-1/3$это каботажная космология и для меньших$w$происходит экспоненциальное расширение. Для$w~=~-1$это состояние темной энергии, а для меньшего у нас есть фантомная энергия.

Это приводит к увеличению энергии вакуума или темной энергии, так что за конечное время энергия вакуума приближается к планковской плотности энергии, и Вселенная фактически становится сингулярностью. Этот большой разрыв происходит одновременно$t~\simeq~t_0~-~(2/3)H_0^{-1}(1~-~\Omega_m)^{-1/2}$параметр Хаббла составляет около$70km/sec-Mpc$. Если мы предположим, что значение Рисса действительно$w~=~-1.007$тогда большой разрыв произойдет вокруг$1.6\times 10^{12}$годы. Это будет примерно в то время, когда погаснут последние звезды.

Мы можем думать об этом также в соответствии с увеличением космологической постоянной. По какому-то механизму увеличивается энергия вакуума и увеличивается космологическая постоянная. Космологическая постоянная увеличивается на$\Lambda~\simeq~\Lambda_0(1~-~w)t$. Для космологической постоянной$H^2~=~\Lambda/3c^2$ $=~8\pi G\rho/3$, ясно, что энергия вакуума увеличивается, а расстояние космологического горизонта сужается как$r_h~=~\sqrt{3/\Lambda}$. Тогда температура горизонта$T~=~(2\pi\hbar/k)\sqrt{\Lambda/3}$или пропорционально$1/r_h$как сужается.

Вопрос о равновесии похож на проблему квантовых черных дыр. Учитывая черную дыру массы$M$у него температура$T~=~1/8\pi M$. Предположим, что это находится в мире с такой же фоновой температурой. Теперь, если черная дыра поглотит фотон массы-энергии$\delta m$затем за счет увеличения массы черной дыры она помещает черную дыру в более низкую температуру и удаляется от этого уравновешенного (не равновесного) состояния. Обратное, конечно, означает, что если черная дыра излучает фотон, она не горячее и не будет предпочтительно излучать фотоны на задний план. Происходит ли что-то подобное с космологией большого разрыва?

Давайте посмотрим на черную дыру в пространстве-времени де Ситтера. Стационарный метрический элемент$g_{tt}~=~1~-~2m/r~-~\lambda r^3/3$приведен ниже для различных значений космологической постоянной.

Самое смешное, что горизонты черной дыры и космологии сливаются, а под горизонтальной черной линией метрика фактически становится пространственноподобной. До этого кажется, что горизонт черной дыры смещается, увеличивая площадь горизонта и, соответственно, уменьшая ее температуру. Для$w~=~-1$есть хороший случай, когда плотность энергии$\rho$и «работа» из-за давления$pc$равны по величине и противоположны по знаку. Таким образом, нет чистой энергии из темной энергии или вакуума, который накачивает черные дыры до большей массы. Однако для$w~<~-1$мы можем думать о черной дыре как о набирающей массу прямо из вакуума, пока она не достигнет своего рода состояния равновесия с космологическим горизонтом. Однако если космологический горизонт сужается, то это лишь временное состояние.

Сужение космологического горизонта означает, что его температура повышается, а при расширении материя нагревается за счет увлечения кадром протяженных объектов и с фона. Однако сужение не ослабевает, если материя достигает некоторого температурного предела, если только это не температура струны Хагедорна или Планка.