צפיפות היקום – הבדלי גרסאות

[[קובץ:History of the Universe.svg|שמאל|ממוזער|250px400px|היסטוריית היקום]]

[[קובץ:080998 Universe Content 240 after Planck.jpg|שמאל|ממוזער|250px|הרכב היקום - 380,000 שנה לאחר היווצרותו וכיוםועת הנוכחית]]

משוואות אלה הן

הצפיפות שנותנת יקום שטח (ללא הקבוע הקוסמולוגי) נקראת [[צפיפות קריטית]] וערכה נתון על ידי

: <math>\ \rho_c = \frac{3 H^2}{8 \pi G}</math>

: <math>\ \Omega_m = \frac{\rho}{\rho_c}</math>

ויקום שטוח מתקבל עבור <math>\ \Omega_m = 1</math>.

: <math>\ \Omega_m + \Omega_\Lambda= 1</math>

כאשר ביצעו ה[[אסטרונומיה|אסטרונומים]] מדידות בשתי הגישות הנ"ל הם גילו חוסר התאמה חריף בין התוצאות השונות. התברר שהמסה הנצפית ביקום קטנה בהרבה (פי 100 בערך) מהמסה הדרושה להקנות ליקום את הגאומטריה האוקלידית וקצב ההתפשטות המהיר הנמדדים כיום. יתרה מכך, התברר שחלק רב מצפיפות המסה והאנרגיה ביקום מרוכז בסוג של [[אנרגיה אפלה]], שבניגוד למסה רגילה, גורמת לדחייה ולא ל[[כבידה|משיכה]], ומשמשת כגורם מאיץ. הביטוי הפורמלי של האנרגיה האפלה במשוואות פרידמן הוא [[הקבוע הקוסמולוגי]] של [[אלברט איינשטיין|איינשטיין]]. החסרון הגדול [[בעיית המסה החסרה|במסה]] הוביל את האסטרופיזקאים להשערה על קיומו של [[חומר אפל]], השערה זו נובעת גם מחוסר התאמה בין המסה הנצפית של [[גלקסיה]] לבין [[עקומת סיבוב|עקומת הסיבוב]] שלה (זהו פרופיל מהירות הסיבוב של חומר סביב מרכז הגלקסיה כתלות במרחקו מציר הסיבוב). חומר אפל זה איננו קורן ואיננו מבצע שום אינטראקציה למעט כבידה (וזו הסיבה למה קשה עד בלתי אפשר לגלותו באופן ישיר) ופיזיקאים של חלקיקים הציעו מספר מועמדים אקזוטיים לחומר האפל. נעשו על [[כדור הארץ]] נערכו מספר ניסויים לגילוי חלקיקים מסיביים שיכולים להיות החומר האפל (WIMPS), אך עד כהעתה, היו הם ללא הצלחה.

:<math>R_{\mu \nu} - {R \over 2} g_{\mu \nu} + \Lambda g_{\mu \nu} = {8 \pi G \over c^4} T_{\mu \nu}</math>

כאשר <math>R_{\mu , \nu}</math> הוא [[טנזור העקמומיות של ריצ'י]], R הוא סקלר המבטא מידת ה[[עקמומיות]] של המרחב, <math>\Lambda</math> הוא [[הקבוע הקוסמולוגי]] ו <math>\ T_{\mu , \nu}</math> הוא [[טנזור המאמץ והאנרגיה]] המבטא את [[צפיפות האנרגיה]], ה[[מסה]], ה[[לחץ]] וה[[תנע]] הנמצאים בכל נקודה של ה[[מרחב (פיזיקה)|מרחב]]. <math>\pi</math> הוא הקבוע המתמטי [[פי]] ואילו <math>G</math> הוא [[קבוע הכבידה האוניברסלי]] של ניוטון. זו היא משוואה טנזורית, המורכבת למעשה משוואה עבור כל רכיב. לטנזורים במרחב-זמן יש 4X4=16 רכיבים, אך מאחר שהם סימטרים יש בפועל רק 10 רכיבים.

בטבלה הבאה מסוכמת צפיפות היקום ביחס למרכיבים העיקריים שבו. טבלה זו מבוססת על מדידות והערכות שנעשו בשנים [[2003]]-–[[2005]] ותיתכן בה שגיאה של <math>\ \pm 0.01 - 0.02</math> עבור כל נתון. הצפיפויות מבוטאות ביחידות של [[צפיפות קריטית]].

| [[בריונים|חומר באריוני]] קורן || [[כוכב]]ים ועצמים בהירים || 0.01

| [[חומר אפל]] "אקזוטי" || חומר שלא מבצע אינטראקציות אלקטרומגנטיות אלא רק כבידתיות, לא יודעים עדיין מהו || 0.25

| [[אנרגיה אפלה]] || זה למעשה שם נוסף ל[[הקבוע הקוסמולוגי|קבוע הקוסמולוגי]] של איינשטיין, מדובר באנרגיה דוחה הגורמת להאצת התפשטות היקום והיא גדלה ככל שנפח היקום גדל || 0.70