Mật độ của vũ trụ là bao nhiêu và nó được tính như thế nào?

Tham số xác định dạng hình học của vũ trụ là mật độ của vũ trụ. Nếu mật độ của vũ trụ lớn hơn mật độ tới hạn, thì hình học là hình học đóng; Nếu nó có mật độ nhỏ hơn mật độ tới hạn, nó có dạng hình học mở. Nếu có một lượng mật độ chính xác bằng mật độ tới hạn, thì hình học của vũ trụ sẽ là phẳng (xem Cosmology: The Geometry of the Universe ). Nhưng làm thế nào để bạn đo được mật độ của vũ trụ?

Mật độ của vũ trụ

Chúng ta không có cách nào lấy một vùng cụ thể của vũ trụ và cân nó, nhưng chúng ta có thể ước tính khối lượng của vùng đó bằng cách làm theo các phương pháp nhất định. Sau đó, chúng tôi cố gắng tìm mật độ tổng bằng cách áp dụng phương pháp này cho từng vùng. Nhưng đây không phải là một phương pháp thực tế cho lắm. Bởi vì trước hết, để đo khối lượng của một cái gì đó, bạn phải có khả năng nhìn thấy nó. Bạn có thể ước tính khối lượng của một thiên hà từ độ sáng của nó. Bởi vì những gì khiến nó tỏa sáng là những ngôi sao trong đó, và khối lượng của chúng có thể được ước tính nhiều hơn hoặc ít hơn. Nhưng việc tính toán khối lượng của vật chất trong môi trường giữa các vì sao và vật chất trong môi trường giữa các thiên hà không dễ dàng như vậy.

Tin liên quan:   Hiểu ý nghĩa và hình ảnh trong lời bài hát Bento của Iwan Fals

Hơn nữa, các quan sát đã chỉ ra rằng vật chất mà chúng ta thấy này thực sự là một phần rất nhỏ của tổng thể. Ngoài ra, còn có vật chất tối mà chúng ta không thể quan sát được, nhưng chúng ta gián tiếp nhận biết được nhờ tác dụng của nó (xem Vật chất tối là gì? ). Điều này là không đủ, còn có năng lượng tối.

Kết quả quan sát thu được với kiến ​​thức lý thuyết hiện tại cho chúng ta thấy rằng chỉ có 4,9% vũ trụ bao gồm vật chất baryonic mà chúng ta biết. Trong khi 26% thuộc về vật chất tối , 69,1% thuộc về năng lượng tối.

mật độ của vũ trụ vật chất tối năng lượng tối vật chất baryonic
Hình 2: Phân bố mật độ của vũ trụ theo dữ liệu Planck 2015.

Các phép đo này được thực hiện nhờ vào dữ liệu chúng tôi thu được từ bức xạ còn sót lại từ tuổi của vũ trụ, khoảng 400.000 năm tuổi, mà chúng ta gọi là bức xạ phông vi sóng vũ trụ ( CMBR ). Phân bố mật độ có thể được xác định bằng cách xem xét các phân tích rất chi tiết nhờ vào phổ lực (xem Vũ trụ học: Quang phổ Lực ). Hình dạng của quang phổ cung cấp thông tin trực tiếp về sự phân bố của các tham số mật độ, do đó mà không cần quan sát trực tiếp vật chất, chúng ta có thể giải thích hành vi của nó như chúng ta biết, từ ảnh hưởng của nó đối với vũ trụ, để biết sự phân bố của nó (để biết thêm chi tiết, xem Vũ trụ học: Các tham số vũ trụ học và phương pháp xác định ).

Tin liên quan:   7 thành phố đi qua bằng kinh độ 0 độ

Giá trị mật độ xác định của vũ trụ: 8,64 x 10 -27 kg m -3 . Nó có vẻ là một giá trị khá nhỏ, nhưng khi trừ đi các đơn vị cho khối lượng thiên hà và khoảng cách giữa các thiên hà, kết quả hóa ra là khá bình thường. Giá trị này cũng xấp xỉ bằng mật độ tới hạn, cho thấy rằng thông số mật độ được mô tả dưới đây xấp xỉ bằng 1.

Đọc thêm

Tham số mật độ (omega) được định nghĩa là tỷ số của tổng mật độ với mật độ tới hạn như sau.

tham số mật độ

Ở đây, mật độ tới hạn là giá trị mật độ thu được từ phương trình Friedmann cho k = 0 (một vũ trụ phẳng) và có giá trị sau.

mật độ tới hạn

Thông thường , giá trị không có đơn vị h được sử dụng thay cho hằng số Hubble . Biểu thức h trên được định nghĩa như sau.

tham số h

Tham số mật độ (omega) có thể được biểu thị theo các thành phần của nó như sau. Bạn có thể thấy điều này khác nhau trong các nguồn khác nhau. Nó thường được chia thành ba là vật chất baryonic, vật chất tối và năng lượng tối. Tuy nhiên, đôi khi các phân loại như các mục tương đối tính và các mục không tương đối tính cũng có thể được bao gồm.

thông số mật độ

Lưu ý rằng tổng mật độ không cần phải là 1. Tham số mật độ có thể nhận bất kỳ giá trị nào vì nó là tỷ lệ của tổng mật độ với mật độ tới hạn. Nhưng đối với một vũ trụ phẳng, giá trị này là 1. Đó là lý do tại sao nó được hiển thị là omega 1 trong kết quả của chúng tôi.

kết quả tham số mật độ 2015 planck

Trong bảng trên, bạn có thể thấy các giá trị hiện tại của các tham số mật độ (Planck 2015).

Tin liên quan:   Đặc điểm của Rừng Amazon đến những sự kiện độc đáo của nó

Leave a Comment