Primero, la diapositiva dice “el cosmos comienza a acelerarse”. Esto es ligeramente diferente de “el cosmos comenzó a expandirse”.
La expansión puede considerarse como la velocidad. El cambio en la velocidad con respecto al tiempo es la aceleración. Entonces, la transición de la que se habla es de
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a
- ¿Se está reduciendo realmente la masa del sol debido a la reacción nuclear?
- ¿La expansión del universo significa que la Vía Láctea experimenta una fuerza expansiva de aproximadamente 3 kilómetros por segundo?
- ¿Habría empujado una linterna en el espacio?
- ¿Cómo sabemos que el universo tiene 13.700 millones de años?
- ¿Cuánta energía luminosa de las galaxias se bloquea al golpear algo en su viaje para que nunca lo veamos y no nos demos cuenta?
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Así hubo transición de desaceleración a aceleración.
La respuesta a por qué ocurrió esto es más complicada y requiere comprender las diferentes fases por las que el Universo ha pasado por 3 (o más fases). La expansión cósmica generalmente se conoce como expansión de Friedmann-Robertson-Walker, que a veces se conoce como Big Bang Cosmology.
Dominación de la radiación (era de la adolescencia del universo)
En Big Bang Cosmology, cómo se expande el Universo depende de cuál sea la forma dominante de energía en el Universo ambiental. En los primeros tiempos, cuando el Universo tenía menos de 100,000 años, la energía de radiación (energía de fotones, neutrinos y otras partículas de luz) era la forma más importante de energía. Sin embargo, cuando la energía de radiación experimenta expansión, se enfría y, por lo tanto, tiene más energía, por lo que la densidad de energía se escala como
[matemáticas] \ rho _ {\ text {rad}} \ propto R ^ {- 4} [/ matemáticas]
donde [math] R [/ math] es cuánto se ha expandido el Universo entre dos tiempos de referencia diferentes. Una potencia de [matemática] R [/ matemática] ocurre porque la radiación se ha enfriado y las otras tres se producen porque la caja en la que se encuentra la radiación se ha vuelto más grande y, por lo tanto, la energía se ha diluido más.
Dominación de la materia (Era adulta del universo)
Después de 100,000 años, el otro tipo de energía se convierte en la forma más importante. Esta es la energía de la materia. La energía de la materia proviene principalmente de la masa en reposo de las partículas. La mayor parte de esta energía está en forma de materia oscura, pero una parte considerable también proviene de la masa en reposo de protones y neutrones. A medida que el Universo se expande, la masa en reposo de las partículas no cambia, por lo que la única dilución en la densidad de energía es el aumento del tamaño de la caja y, por lo tanto, la energía por unidad de volumen se escala como
[matemáticas] \ rho _ {\ text {materia}} \ propto R ^ {- 3} [/ matemáticas].
Este asunto existió durante la era dominada por la radiación del Universo, pero solo era subdominante.
A través de estas dos primeras eras, el Universo siempre se había estado expandiendo, pero siempre se había ralentizado. Sin embargo, en 1998 descubrimos que había entrado en una tercera fase, donde la tasa de expansión estaba creciendo.
Dark Energy Domination (Era de Ancianos del Universo)
La fase final del Universo ocurrió cuando la energía oscura comenzó a convertirse en la forma dominante de energía en el Universo. Esto sucedió después de aproximadamente 10,000,000,000 (10B) años (y probablemente más cerca de 8B años después del comienzo del Universo). No sabemos exactamente qué es la energía oscura, pero sospechamos que es una constante cosmológica. Una constante cosmológica tiene la notable propiedad de que a medida que el Universo se expande, la cantidad de energía por unidad de volumen permanece fija.
[matemáticas] \ rho _ {\ text {cc}} \ propto R ^ {- 0} [/ matemáticas].
Esto domina en los últimos tiempos y es donde el Universo probablemente se mantendrá hasta el final de los tiempos.
Eras anteriores (y posteriores)
Era Inflacionaria (Era Infantil del Universo)
Si notó que comencé con la “Era de la adolescencia” en lugar de la “Era de la infancia” o anterior. Ahora se cree que hubo una era anterior del Universo en la que el Universo se expandía rápidamente rápidamente, al igual que la Era de Dominación de la Energía Oscura del Universo. Sin embargo, durante esta era, el Universo estaba mucho más caliente y no estaba cerca de su verdadero vacío. Esta era diluyó muchas reliquias desagradables del Universo temprano y aplastó el Universo para que pudiera asentarse fácilmente en la cosmología FRW.
Era Eterna Inflacionaria (Nacimiento y Muerte del Universo)
Hay una era más especulativa del Universo que preparó el escenario para la era inflacionaria y es probablemente hacia donde se dirige el Universo. El Universo puede quedar atrapado en una era inflacionaria. Cuando esto sucede, se dice que está sufriendo una inflación eterna. Durante una de estas fases, la única forma de que el Universo salga de esa fase es salir del túnel cuántico de este mínimo. Sin embargo, la velocidad para salir de esta velocidad es tan lenta que nunca se completa. En cambio, lo que sucede es que se forman pequeñas burbujas y cada una de estas burbujas es un nuevo universo. Estos nuevos universos, si son “afortunados”, pasarán por una era inflacionaria normal (lenta) y luego comenzarán un largo camino a través de la radiación, la materia y finalmente la dominación de la energía oscura.
Ocasionalmente, uno de estos Universo experimentará un Gran Crujido, cuando esa parte del Universo finalmente termine, pero en la imagen más grande del Universo, solo una pequeña región ha muerto, mientras que el resto continúa.
