Modelul Lambda-CDM

Diagramă circulară care arată proporția materiei și energiei din Univers . Conform modelului, 95% este alcătuit din materie întunecată și energie întunecată

Modelul Lambda-CDM sau ΛCDM (CDM înseamnă Cold Dark Matter, adică materie întunecată rece) este un model care reproduce în mod satisfăcător observațiile cosmologiei Big Bang , explicând în special observațiile radiației cosmice de fond cu microunde (CMB), structura pe scară largă a universului și a supernovei indicând un univers accelerat .

Fiind cel mai simplu model în conformitate cu observațiile, este indicat ca model standard actual al cosmologiei , conform criteriului „ economiei logice ”.

Descriere

Elementele constitutive sunt:

Constanta cosmologică Λ ( Lambda ), care este energia întunecată reprezentată de energia vidului , care ar explica expansiunea accelerată a universului și ar constitui aproximativ 68% din densitatea energetică pe care o conține.
Materie întunecată rece , care este conceptul de materie întunecată non- termalizată , non- barionică și non-colizională. Această componentă ar reprezenta aproximativ 27% din densitatea energetică a universului.
Atomii (alcătuind planetele , stelele și norii de gaze) și fotonii , care ar reprezenta doar restul de 5% din toată energia de masă existentă.

Modelul presupune o invarianță a scării în spectrul perturbărilor primordiale și descrie un univers fără curbură spațială . De asemenea, presupune absența topologiei observabile, astfel încât universul este mult mai mare decât orizontul particulelor observabile. Aceste predicții provin din faptul că modelul include inflația cosmică .

Acestea sunt cele mai simple ipoteze pentru un model cosmogic consecvent, totuși cosmologii se așteaptă ca nu toate să fie îndeplinite exact. În special, inflația cosmică prezice o curbură spațială de ordinul ^10-4 până la 10 ^-5 și ar fi, de asemenea, surprinzător dacă temperatura materiei întunecate ar fi exact zero absolută . În plus, modelul ΛCDM nu spune nimic despre originea fizică a materiei întunecate, energia întunecată și spectrul perturbărilor primordiale.

Parametrii

Modelul poate fi parametrizat în termeni de șase parametri. Constanta Hubble determină rata de expansiune a universului, precum și densitatea critică pentru închiderea universului, $\rho _{0}$ ${\ displaystyle \ rho _ {0}}$ $\ rho _ {0}$ . Densitățile barionilor, materiei întunecate și energiei întunecate sunt date de parametrii lor respectivi $\Omega _{*}$ ${\ displaystyle \ Omega _ {*}}$ ${\ displaystyle \ Omega _ {*}}$ ; de exemplu, pentru barioni $\Omega _{b}=\rho _{b}/\rho _{0}$ ${\ displaystyle \ Omega _ {b} = \ rho _ {b} / \ rho _ {0}}$ ${\ displaystyle \ Omega _ {b} = \ rho _ {b} / \ rho _ {0}}$ . Deoarece modelul ΛCDM presupune un univers plat, aceste densități însumate sunt egale cu una, iar densitatea energiei întunecate nu este un parametru liber. Adâncimea optică în momentul reionizării determină schimbarea la roșu ( z ) a reionizării. Informațiile despre fluctuații sunt determinate de amplitudinea fluctuațiilor primordiale (din inflația cosmică) și de indicele spectral, care indică modul în care fluctuațiile se schimbă odată cu scara ( $n_{s}=1$ ${\ displaystyle n_ {s} = 1}$ ${\ displaystyle n_ {s} = 1}$ corespunde unui spectru cu invarianță la scară).

Erorile din tabelul de mai jos sunt 1 - σ : adică statistic există o probabilitate de 68% ca valoarea adevărată să se încadreze între limita superioară și inferioară. Erorile nu sunt gaussiene și au fost derivate folosind o analiză Monte Carlo de către grupul Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ( Tegmark și colab. ), Care folosește, de asemenea, datele de la Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP).

Parametru	Valoare	Descriere
Parametrii fundamentali
H ₀	69,5 +3,9 −3,1 km s ⁻¹ Mpc ⁻¹	Parametrul Hubble
Ω _b	0,0480 +0,0072 −0,0067	densitatea barionului
Ω _m	0,301 + 0,045 −0,042	densitatea materiei totale (barioni + materie întunecată )
τ	0,124 + 0,083 −0,057	adâncimea optică la reionizare
Pentru a _s	0,81 +0,15 −0,09	amplitudinea fluctuațiilor scalare
n _s	0,977 + 0,039 −0,025	indicele spectral
Parametri derivați
ρ ₀	0,91 +0,10 −0,08 × 10 ⁻²⁶ kg / m³	Densitatea critică
Ω _Λ	0,699 + 0,042 −0,045	Densitatea energiei întunecate
z _ion	14,4 +5,2 −4,7	red-shift al reionizării
σ ₈	0,917 + 0,090 −0,072	Amplitudinea fluctuațiilor din galaxie
t ₀	13,55 +0,21 −0,23 × 10 ⁹ ani	Epoca universului

Extensii

Este posibil să se extindă modelul ΛCDM, de exemplu prin includerea chintesenței în locul constantei cosmologice . În acest caz, ecuația de stare pentru energia întunecată se schimbă. Inflația cosmică prezice fluctuații tensoriale ( unde gravitaționale ). Alte modificări privesc, de exemplu, o curbură spațială diferită de zero sau variații ale indicelui spectral (care totuși nu ar fi în concordanță cu inflația).

Luând în considerare aceste modificări, în general crește erorile din parametrii de mai sus și poate chiar varia ușor valorile observate.

Parametru	Valoare	Descriere
w	−1,05 +0,13 −0,14	Ecuația de stare
r	<0,90 (2σ)	Relația tensor-scalar
Ω _k	0,086 +0,057 −0,128	Curbura spațială
α	−0,075 +0,047 −0,055	Variația indicelui spectral

Aceste valori sunt în concordanță cu o constantă cosmologică, $w=-1$ ${\ displaystyle w = -1}$ $w = -1$ și zero curbură spațială.

Elemente conexe

linkuri externe

( EN ) M. Tegmark și colab. , Parametrii cosmologici din SDSS și WMAP , în Phys. Rev. , D69 103501, 2004.
( EN ) DN Spergel și colab. , Observațiile Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) din primul an: determinarea parametrilor cosmologici , în Astrophys. J. Supliment. , Nu. 148, 2003.
( EN ) JP Ostriker și PJ Steinhardt , Cosmic Concordance , pe arxiv.org .

Portalul de astronomie

Portalul de fizică

V · D · M Radiații de fundal cosmice (CMB)
Efecte	Sachs-Wolfe · Sunyaev-Zel'dovich · Thomson împrăștiat	Harta fluctuațiilor de temperatură CMB luată de sonda de anizotropie cu microunde Wilkinson (WMAP)
Experimente spaţiu	RELIKT-1 · COBE · WMAP · Planck Surveyor · SPOrt · CMBPol
Experimente aerostatic	QMAP · MAXIMA · BOOMERanG · Archeops · Spider · EBEX
Experimente de la pamant	Saskatoon · MAT · cosmosome · Experiment Tenerife · DASI · CBI · CAT · ACBAR · CAPMAP · VSA · QUaD · SPT · SZA · ACT · AMI · Trifoi · QUIET · amiba · OCRA · QUIJOTE · APEX-SZ · SPUD · OVRO · BIMA · GUBBINS
Elemente conexe	Descoperirea radiației cosmice de fundal cu microunde · Experimente pe CMB · Cronologia astronomiei CMB · Modelul Lambda-CDM · Macchia rece în CMB