Космологический параметр плотности

Космологи́ческий пара́метр пло́тности (параметр плотности Вселенной) — безразмерный космологический параметр, равный отношению суммарной средней плотности Вселенной $\rho$ к критической плотности $\rho _{c}$:

$\Omega ={\frac {\rho }{\rho _{c}}}={\frac {8\pi G\rho }{3H_{0}^{2}}},$

где $G$ — гравитационная постоянная, $H_{0}$ — современное значение постоянной Хаббла.

Здесь $\rho$ — суммарная средняя плотность всех компонентов Вселенной, однако по аналогии вводятся параметры плотности и для каждого компонента Вселенной по отдельности: барионного вещества $(\Omega _{b})$; холодной тёмной материи $(\Omega _{CDM})$; нерелятивистской материи, включающей барионное вещество и холодную тёмную материю $(\Omega _{m}=\Omega _{b}+\Omega _{CDM})$; релятивистской материи, включающей излучение и релятивистские нейтрино $(\Omega _{r})$, и тёмной энергии $(\Omega _{q})$. Если тёмная энергия не является новым полем, а описывается космологической постоянной $\Lambda$, то её параметр плотности обозначается $\Omega _{\Lambda }$. Параметр плотности Вселенной равен сумме параметров плотности всех её компонентов:

$\Omega =\Omega _{m}+\Omega _{r}+\Omega _{q}.$

В рамках космологической модели Фридмана, описывающей однородную и изотропную Вселенную, от параметра плотности зависит геометрия пространства и будущая история расширения Вселенной:

• при $\Omega >1$ пространство имеет положительную кривизну, является замкнутым и имеет конечный объём (представляет собой трёхмерную сферу);
• при $\Omega =1$ пространство имеет нулевую кривизну (является плоским), является открытым (не замкнутым) и бесконечным;
• при $\Omega <1$ пространство имеет отрицательную кривизну, является открытым и бесконечным (трёхмерное пространство Лобачевского).

В случае нулевой космологической постоянной $(\Lambda =0)$ в первом случае расширение Вселенной однажды остановится и сменится сжатием, а в двух других случаях будет продолжаться бесконечно долго.

Согласно современным данным, полученным на основе наблюдений анизотропии реликтового излучения космической обсерваторией «Планк», параметры плотности различных компонентов Вселенной имеют следующие значения: $\Omega _{b}=0,\!048;\;$ $\Omega _{m}=0,\!315\pm 0,\!007;\;$ $\Omega _{r}\sim 10^{-4};\;$ $\Omega _{\Lambda }=0,\!685\pm 0,\!007.$ Суммарный параметр плотности Вселенной очень близок к единице $\Omega =1,\!001_{-0,001}^{+0,002},$ т. е. пространство Вселенной с высокой точностью является плоским.

Литература

• Зельдович Я. Б., Новиков И. Д. Строение и эволюция Вселенной. — М.: Наука, 1975. — 735 с.

• Новиков И. Д. Эволюция Вселенной. — Изд. 3-е, перераб. и доп.. — М.: Наука, 1990. — 192 с.

• Лукаш В. Н., Михеева Е. В. Физическая космология. — М.: Физматлит, 2012. — 404 с. — ISBN 978-5-9221-1161-4.

• Вайнберг С. Космология = Cosmology / Под ред. и с предисл. И. Я. Арефьевой, В. И. Санюка. — Изд. 2-е. — М.: URSS: ЛЕНАНД, 2018. — 608 с. — ISBN 978-5-9710-5456-6.

• Засов А. В., Постнов К. А. Общая астрофизика. — 4-е изд. — М.: ДМК-Пресс, 2022. — 572 с. — ISBN 978-5-89818-132-1.

• Горбунов Д. С., Рубаков В. А. Введение в теорию ранней Вселенной: Теория горячего Большого взрыва. — Изд. стереотипное. — М.: URSS, 2023. — 616 с. — ISBN 978-5-9710-7166-2.

Ссылки

• Сажин М. В., Сажина О. С. Космологические параметры // Большая российская энциклопедия: научно-образовательный портал. – Дата публикации: 07.06.2022.
• Сажин М. В., Сажина О. С. Космологическая модель Фридмана // Большая российская энциклопедия: научно-образовательный портал. – Дата публикации: 26.05.2022.

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Космологический параметр плотности», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Космологический_параметр_плотности» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».