Wie beschleunigt sich die Expansion des Universums, wenn die Hubble-Konstante abnimmt?

Der Hubble-Parameter ist definiert als die Änderungsrate der Entfernung zwischen zwei Punkten im Universum, dividiert durch die Entfernung zwischen diesen beiden Punkten. Der Hubble-Parameter wird kleiner, weil der Nenner schneller größer wird als der Zähler.

In der Zukunft wird die kosmologische Konstante,$\Lambda$könnte zu einer exponentiellen Expansion mit der Zeit führen. Ein einfaches Stück Mathematik zeigt Ihnen, dass der Hubble-Parameter nur für eine exponentielle Expansion eine Hubble-Konstante ist.

Nehmen wir zum Beispiel an$H(t) = (da(t)/dt)/a(t)$, wo$a(t)$ist der Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten im Universum zur Epoche$t$. Lassen Sie uns nun eine Expansionsrate haben$da/dt \propto t$(dh Beschleunigung). Aber in diesem Fall$a(t) \propto t^2$und$H(t) \propto t ^{-1}$(dh mit der Zeit abnehmend).

Einige zusätzliche Details:

Die Lösung der Friedmann-Gleichung in einem flachen Universum ist

Während sich das Universum ausdehnt,$\rho$nimmt natürlich ab$a(t)^{-3}$, sondern$\Lambda$bleibt konstant. Somit wird der erste Term auf der rechten Seite, wenn überhaupt, unwichtig$\Lambda$ist eine kosmologische Konstante.

Somit nimmt die Hubble-„Konstante“ tatsächlich von ihrem aktuellen Wert ab$H_0$und tendiert asymptotisch dazu$H = \sqrt{\Lambda/3}$wenn die Zeit gegen unendlich strebt.

Es kommt wirklich darauf an, was Sie als beschleunigte Expansion definieren.

Üblicherweise wird unter beschleunigter Expansion die erste Ableitung des Skalierungsfaktors verstanden$a'(t)$nimmt zu. Der Hubble-Parameter ist jedoch gegeben durch:

Wie im expandierenden Universum$a(t)$zunimmt, ist es z$a'(t)$zunehmen, aber$H$abnehmend sein.

Ich nehme an, man könnte argumentieren, dass eine Zunahme$H$(dh eine Art Phantomenergie-Szenario) ist das, wofür wir uns wirklich den Begriff "beschleunigte Expansion" vorbehalten sollten. Man könnte z. B. argumentieren, dass ein de Sitter-Universum wo$H$ist eine Konstante, und daher auch in jedem Universum, wo$H$abnimmt, sollte nicht als "beschleunigte Expansion" bezeichnet werden, da es praktisch keinen Unterschied zwischen der Expansion zu einem bestimmten Zeitpunkt gibt$t$und etwas später. Wir gehen jedoch nicht mit dieser Definition.

Alle diese Antworten beginnen mit der Formel und sagen daher$H_0$abnimmt, aber ich glaube, ich habe eine intuitivere Erklärung:

Wenn Sie sich das Universum als ein offenes gerades Gummiband vorstellen und die Ausdehnung des Universums Markierungen (Galaxien) auf dem Band ausdehnt und sagen, dass ein Ende stationär gehalten wird (das sind wir), dann ist die Geschwindigkeit, mit der sich jede Galaxie entfernt von uns ist proportional zu zwei Dingen: wie schnell das Gummiband gedehnt wird, und dem Bruchteil seiner Entfernung über die gesamte Länge des Gummibands - warum sich weiter entfernte Galaxien schneller entfernen.

Dann können Sie sich vorstellen, dass zu dem Zeitpunkt, an dem eine Galaxie die gleiche Entfernung erreicht wie eine andere Galaxie zuvor, die Expansion des Universums beschleunigt werden könnte und das Band schneller an Länge zunimmt, aber jetzt ist die Entfernung zur Galaxie viel kleiner Bruchteil der Gesamtlänge des Gummibandes - und daher können sich diese beiden Faktoren in Abhängigkeit von der Funktion der Zeit, die die Länge der Schnur ergibt, multiplizieren, um zu ergeben, dass die Geschwindigkeit einer Galaxie in einer bestimmten Entfernung abnimmt.

Also als v=$H_0$d,$H_0$sinkt.

Das Hubble-Gesetz ist nur eine Annäherung für "kleine" Skalen. Wenn Sie nach großen Maßstäben suchen, ist der Skalierungsfaktor ähnlich

Sie haben also einen weiteren Beitrag zum Skalierungsfaktor, der den Wert des Hubble-Parameters beeinflusst.

Dieser Parameter ist also kein Winkelkoeffizient einer Linie. Wenn es so wäre, müsste der ständige Bedarf in einem beschleunigten Universum zunehmen. Da dieses Gesetz nur eine Annäherung ist, ist dies nicht erforderlich.

Der Hubble "Constant" wurde und wird also immer kleiner seit Anbeginn der Zeit. Sie liegt bei etwa 70 km/s/Mpc und stoppt bei etwa 60 oder "H=Λ/3". Es wird ursprünglich langsamer kleiner, weil die Materiedichte des Universums langsamer abnimmt, aber jetzt hat die Geschwindigkeit der H-Verlangsamung noch mehr abgenommen, weil das Universum die Beschleunigung spürt, da Dunkle Energie dominiert. „Die heutige Beschleunigung der Expansion bedeutet nur, dass der Hubble-Parameter weniger schnell abnimmt als zuvor. Aber er nimmt immer noch ab.“ Schließlich wird die Beschleunigung einen Spitzenwert erreichen und H wird eine Konstante sein. Das ist aus dem Physikstapel umschrieben, daher möchte ich keine Anerkennung, die eine viel klarere Erklärung als hier oben hat, aber die obigen Details immer noch aufklären.

Quelle https://www.physicsforums.com/threads/why-is-the-hubble-sphere-expanding.616551/