Das Universum ist alles, was existiert. Von kleinsten Staubpartikeln und Atomen bis hin zu riesigen Ansammlungen der Materie von Sternwelten und Sternensysteme. Daher ist es kein Fehler zu sagen, dass jede Wissenschaft auf die eine oder andere Weise das Universum untersucht, genauer gesagt, auf die eine oder andere Weise seiner Aspekte. Existieren wissenschaftliche Disziplin, dessen Untersuchungsobjekt das Universum selbst ist. Dies ist ein besonderer Zweig der Astronomie, die sogenannte Kosmologie.

Kosmologie ist das Studium des Universums als Ganzes, einschließlich der Theorie des Ganzen astronomische Beobachtungen Regionen als Teile des Universums.

Mit der Entwicklung der Wissenschaft immer aufschlussreicher physikalische Prozesse In der uns umgebenden Welt bewegten sich die meisten Wissenschaftler allmählich zu materialistischen Vorstellungen über die Unendlichkeit des Universums. Hier großer Wert hatte die Entdeckung des Gesetzes durch I. Newton (1643 - 1727). Schwere veröffentlicht im Jahr 1687. Eine der wichtigen Konsequenzen dieses Gesetzes war die Behauptung, dass in endliches Universum seine ganze Substanz muss in einer begrenzten Zeit zu einer einzigen zusammengezogen werden System schließen, während in unendliches Universum Materie unter der Wirkung der Schwerkraft wird in einigen begrenzten Volumina gesammelt (nach den damaligen Vorstellungen - in den Sternen), die das Universum gleichmäßig füllen.

Großer Wert für die Entwicklung zeitgenössische Ideenüber die Struktur und Entwicklung des Universums hat eine allgemeine Relativitätstheorie, erstellt von A. Einstein (1879 - 1955). Es verallgemeinert Newtons Gravitationstheorie große Massen und Geschwindigkeiten vergleichbar mit der Lichtgeschwindigkeit. Tatsächlich ist in Galaxien eine kolossale Masse von Materie konzentriert, und die Geschwindigkeiten entfernter Galaxien und Quasare sind mit der Lichtgeschwindigkeit vergleichbar.

Eine der wesentlichen Folgen Allgemeine Theorie Relativität ist die Schlussfolgerung über kontinuierliche Bewegung Materie im Universum - die Nichtstationarität des Universums. Diese Schlussfolgerung wurde in den 20er Jahren unseres Jahrhunderts gezogen Sowjetischer Mathematiker AA Fridman (1888 - 1925). Er zeigte, dass sich das Universum je nach durchschnittlicher Materiedichte entweder ausdehnen oder zusammenziehen muss. Mit der Expansion des Universums sollte die Geschwindigkeit der Rezession von Galaxien proportional zur Entfernung zu ihnen sein – eine Schlussfolgerung, die von Hubble durch die Entdeckung der Rotverschiebung in den Spektren von Galaxien bestätigt wurde.

Der kritische Wert der mittleren Dichte eines Stoffes, von dem die Art seiner Bewegung abhängt,

wobei G die Gravitationskonstante und H=75 km/s*Mpc die Hubble-Konstante ist. Ersetzen gewünschte Werte erhalten wir, dass der kritische Wert der mittleren Dichte des Stoffes P k = 10 -29 g/cm 3 ist.

Wenn die durchschnittliche Materiedichte im Universum größer als die kritische ist, dann in der Zukunft Expansion des Universums wird durch Kompression ersetzt, und bei einer durchschnittlichen Dichte, die gleich oder kleiner als die kritische ist, hört die Expansion nicht auf. Klar ist, dass die Expansion im Laufe der Zeit zu einer deutlichen Abnahme der Materiedichte führte und sich ab einem bestimmten Stadium der Expansion Galaxien und Sterne zu bilden begannen.

In den 20er Jahren. XX Jahrhundert hervorragend Sowjetischer Physiker A.A. Friedmann festgestellt, dass aus den Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie folgt, dass das Universum nicht unverändert sein kann, es muss sich entwickeln. Unsere Welt muss schrumpfen oder expandieren. Aus der Sicht des Beobachters (egal wo er sich befindet, schließlich ist die Welt homogen und an jedem Punkt passiert alles gleich wie an allen anderen), entfernen sich alle entfernten Objekte von ihm (oder nähern sich ihm) damit mehr Geschwindigkeit je weiter sie liegen. Dadurch ändert sich die durchschnittliche Dichte der Materie im Universum. Bei Beobachtungen zeigt sich die Expansion des Universums darin, dass in den Spektren entfernter Galaxien die Absorptionslinien auf die rote Seite des Spektrums verschoben sind. Dies wird als Rotverschiebung bezeichnet.

Redshift beseitigt leicht das photometrische Paradoxon. Denn bei der Bewegung zu immer weiter entfernten Objekten nimmt die Helligkeit des Sterns ab, auch weil die Quantenenergie durch die Rotverschiebung abnimmt. Wenn sich die Entfernungsgeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit nähert, wird der Stern unsichtbar.

In Friedmans Theorie taucht eine Größe auf, die als kritische Dichte bezeichnet wird; es kann in Form der Hubble-Konstante ausgedrückt werden:

ρ bis = 3 H 2/8π G,

wo H ist die Hubble-Konstante; G- Gravitationskonstante.

Freizeit

Die allgemeine Relativitätstheorie erlaubt es uns, die Hubble-Konstante als Kehrwert der seit der Entstehung des Universums verstrichenen Zeit zu interpretieren:

H = 1 / T.

Wenn wir auf der Zeitskala zurückgehen, stellt sich heraus, dass das Universum etwa 15 bis 20 Milliarden Jahre lang null Dimensionen und unendliche Dichte hatte. Ein solcher Zustand wird allgemein als Singularität bezeichnet. Es erscheint in allen Varianten des Friedman-Modells. Es ist klar, dass hier die Grenze der Anwendbarkeit der Theorie liegt und es notwendig ist, über den Rahmen dieses Modells hinauszugehen. Für ausreichend kurze Zeiten Quanteneffekte(OTO rein klassische Theorie) entscheidend werden.

Aus Friedmans Theorie folgt, dass verschiedene Szenarien für die Entwicklung des Universums möglich sind: unbegrenzte Expansion, Wechsel von Kontraktionen und Expansionen und sogar ein triviales Gleichgewichtszustand. Welches dieser Szenarien verwirklicht wird, hängt vom Verhältnis zwischen kritischer und tatsächlicher Materiedichte im Universum in jeder Evolutionsstufe ab. Um die Werte dieser Dichten abzuschätzen, betrachten wir zunächst, wie sich Astrophysiker den Aufbau des Universums vorstellen.

Derzeit wird angenommen, dass Materie im Universum in drei Formen existiert: gewöhnliche Materie, Hintergrundstrahlung und sogenannte "dunkle" Materie. Gewöhnliche Materie ist hauptsächlich in Sternen konzentriert, von denen es allein in unserer Galaxie etwa hundert Milliarden gibt. Die Größe unserer Galaxie beträgt 15 Kiloparsec (1 Parsec = 30,8 x 1012 km). Es wird angenommen, dass es im Universum bis zu einer Milliarde verschiedener Galaxien gibt, deren durchschnittlicher Abstand in der Größenordnung von einem Megaparsec liegt. Diese Galaxien sind extrem ungleich verteilt und bilden Cluster. Betrachten wir jedoch das Universum in einem sehr großen Maßstab B. in "Zellen" mit einer linearen Größe von mehr als 300 Megaparsec "zerlegt", dann wird die ungleichmäßige Struktur des Universums nicht mehr beobachtet. Daher ist das Universum auf sehr großen Skalen homogen und isotrop. Hier kann man für eine solche gleichmäßige Verteilung der Substanz die Dichte rv berechnen, die ~ 3×10-31 g / cm3 beträgt.

Das Dichteäquivalent der Reliktstrahlung beträgt rr ~ 5×10-34 g/cm3, was viel weniger als rv ist und daher bei der Berechnung der Gesamtmateriedichte im Universum nicht berücksichtigt werden darf.

Wissenschaftler beobachteten das Verhalten von Galaxien und schlugen vor, dass es neben der leuchtenden, „sichtbaren“ Materie der Galaxien selbst im Raum um sie herum offenbar erhebliche Massen an Materie gibt, die nicht direkt beobachtet werden können. Diese "verborgenen" Massen manifestieren sich nur als Schwerkraft, die die Bewegung von Galaxien in Gruppen und Haufen beeinflusst. Anhand dieser Merkmale wird auch die dieser „dunklen“ Materie zugeordnete Dichte rt abgeschätzt, die nach Berechnungen etwa 30-mal größer als rv sein sollte. Wie aus dem Folgenden hervorgeht, ist es „dunkle“ Materie, die letztlich für das eine oder andere „Szenario“ der Evolution des Universums 1 „verantwortlich“ ist.

Um dies zu überprüfen, schätzen wir die kritische Materiedichte ab, ab der das „pulsierende“ Evolutionsszenario durch ein „monotones“ ersetzt wird. Eine solche Schätzung, obwohl eher grob, kann auf der Grundlage von vorgenommen werden klassische Mechanik, ohne die allgemeine Relativitätstheorie einzubeziehen. Aus der modernen Astrophysik brauchen wir nur das Gesetz von Hubble.

Berechnen wir die Energie einer Galaxie mit der Masse m, die sich im Abstand L vom "Beobachter" befindet (Abb. 1.1). Die Energie E dieser Galaxie ist die Summe aus der kinetischen Energie T = mv2/2 = mH2L2/2 und der damit verbundenen potentiellen Energie U = - GMm / L Gravitationswechselwirkung Galaxie m mit Materie der Masse M, die sich in einer Kugel mit Radius L befindet (es kann gezeigt werden, dass Materie außerhalb der Kugel nicht dazu beiträgt potenzielle Energie). Drücken wir die Masse M durch die Dichte r aus, M = 4pL3r/3, und unter Berücksichtigung des Hubble-Gesetzes, schreiben wir den Ausdruck für die Energie der Galaxie:

E \u003d T - G 4/3 pmr v2 / H2 \u003d T (1-G 8pr / 3H2) (1.1).

Abb.1.1.

Aus diesem Ausdruck ist ersichtlich, dass die Energie E je nach Wert der Dichte r entweder positiv (E > 0) oder negativ (E< 0). В первом случае рассматриваемая галактика обладает достаточной kinetische Energieüberwinden Erdanziehungskraft Masse M und gehe ins Unendliche. Dies entspricht einer unbegrenzten monotonen Ausdehnung des Universums (das "offene" Universumsmodell).

Im zweiten Fall (E< 0) расширение Вселенной в какой-то момент прекратится и сменится сжатием (модель "замкнутой" Вселенной). Критическое значение плотности соответствует условию Е = 0, так что из (1.1) получаем:

rk = 3Н2 / 8pG (1,2).

Einsetzen in diesen Ausdruck bekannte Werte H = 15 ((km/s)/106 Lichtjahre) und G = 6,67×10-11 m3/kg s2 erhalten wir den Wert der kritischen Dichte rk ~ 10-29 g/cm3. Wenn das Universum also nur aus gewöhnlicher „sichtbarer“ Materie mit einer Dichte rv ~ 3 × 10-31 g/cm3 bestünde, dann wäre seine Zukunft mit unbegrenzter Expansion verbunden. Wie oben erwähnt, kann jedoch das Vorhandensein von "dunkler" Materie mit einer Dichte rt > rv zu einer pulsierenden Entwicklung des Universums führen, wenn die Expansionsperiode durch eine Kontraktionsperiode (Kollaps) ersetzt wird (Abb. 1.2). Stimmt, hinein In letzter Zeit Wissenschaftler kommen zunehmend zu dem Schluss, dass die Dichte aller Materie im Universum, einschließlich "dunkler" Energie, genau gleich der kritischen ist. Wieso ist es so? Auf diese Frage gibt es noch keine Antwort.

Abb.1.2.

Im Mittelpunkt des Konzepts Urknall liegt die Annahme, dass der Beginn der Evolution des Universums (t = 0) einem Zustand mit unendlicher Dichte r = Ґ ( singulärer Zustand Universum) 1. Von diesem Moment an dehnt sich das Universum aus2, und seine durchschnittliche Dichte r nimmt gemäß dem Gesetz mit der Zeit ab:

r ~ 1 / G t2 (1.3)

wobei G die Gravitationskonstante 3 ist.

Das zweite Postulat der Urknalltheorie ist die Anerkennung der entscheidenden Rolle Lichtstrahlung zu den Prozessen, die zu Beginn der Expansion stattfanden4. Die Energiedichte e dieser Strahlung hängt einerseits von der Temperatur T ab berühmte Formel Stefan-Boltzmann:

wobei s = 7,6 · 10-16 J/m3deg4 die Stefan-Boltzmann-Konstante ist, und andererseits mit der Massendichte r:

r = e / с2 = sТ4/с2 (1.5)

wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist.

Einsetzen von (1.6) in (1.4) unter Berücksichtigung Zahlenwerte G und s erhalten wir:

T ~ 1010 t-1/2 (1,6)

wobei die Zeit in Sekunden und die Temperatur in Kelvin angegeben ist.

Bei sehr hohe Temperaturen(T > 1013 K, t< 10-6 с) Вселенная была абсолютно непохожа на то, что мы видим сегодня. В той Вселенной не было ни галактик, ни звезд, ни атомов... Как в "кипящем котле" в ней непрерывно рождались и исчезали кварки, лептоны и кванты grundlegende Wechselwirkungen, zunächst Photonen (g). Bei einer Kollision von zwei Photonen könnte beispielsweise ein Paar Elektron (e-) - Positron (e +) geboren werden, das sich fast sofort vernichtet (selbst zerstört) und wieder Lichtquanten hervorbringt:

g + g "e- + e+ (1.7)

Die Vernichtung eines Elektron-Positron-Paares könnte zur Geburt anderer Teilchen-Antiteilchen-Paare führen, zum Beispiel Neutrino (n) und Antineutrino (n)

e- + e+ "n + `n (1.8)

Ähnlich reversible Reaktionen wurden auch unter Beteiligung von Hadronen, insbesondere Nukleonen (Protonen, Neutronen und deren Antiteilchen) durchgeführt.

Allerdings ist zu beachten, dass die Entstehung eines Teilchen-Antiteilchen-Paares bei einer Kollision von Photonen nur möglich ist, wenn die Photonenenergie Wg die Ruheenergie W0 = m0c2 der erzeugten Teilchen übersteigt. Durchschnittliche Energie Photonen im thermodynamischen Gleichgewicht wird durch die Temperatur bestimmt:

wobei k die Boltzmann-Konstante ist.

Daher fand die reversible Natur von Prozessen, an denen Photonen beteiligt sind, nur bei Temperaturen statt, die ganz überschritten wurden bestimmter Wert für jeden Typ Elementarteilchen T~m0c2/k.

Zum Beispiel für Nukleonen m0c2 ~ 1010 eV, was Tnucl ~ 1013 K bedeutet. Bei T > Tnucleon konnte also das kontinuierliche Auftreten von Nukleon-Antinucleon-Paaren und ihre fast augenblickliche Vernichtung mit der Produktion von Photonen auftreten und geschah auch. Aber sobald die Temperatur T kleiner als T Nukleon, Nukleonen und Antinukleonen für eine sehr wurde eine kurze Zeit verschwand im Licht. Und wenn dies für alle Nukleonen und Antinukleonen der Fall wäre, dann bliebe das Universum ohne stabile Hadronen, was bedeutet, dass es keine Substanz gäbe, aus der später Galaxien, Sterne und andere gebildet wurden. Weltraumobjekte. Aber es stellt sich heraus, dass im Durchschnitt auf eine Milliarde Nukleon-Antinukleon-Paare ein (!) „zusätzliches“ Teilchen kam. Aus diesen "zusätzlichen" Nukleonen wird die Substanz unseres Universums aufgebaut.

Ein ähnlicher Prozess der Vernichtung von Elektronen und Positronen ereignete sich später bei t ~ 1 s, als die Temperatur des Universums auf ~ 1010 K abfiel und die Photonenenergie nicht ausreichte, um Elektron-Positron-Paare zu erzeugen. Infolgedessen verblieb eine relativ kleine Anzahl von Elektronen im Universum - gerade genug, um das Positive auszugleichen elektrische Ladung"zusätzliche" Protonen.

Die nach globaler Selbstzerstörung noch einige Zeit verbliebenen Protonen und Neutronen gingen gemäß den Reaktionsformeln reversibel ineinander über:

p + e-" n + `n;

p + n " n + e+ .

Und hier spielte die entscheidende Rolle kleiner Unterschied Ruhemassen von Protonen und Neutronen, was letztlich dazu führte, dass die Konzentrationen von Neutronen und Protonen unterschiedlich ausfielen. Die Theorie besagt, dass am Ende der fünften Minute etwa 15 Neutronen auf hundert Protonen kamen. Zu dieser Zeit fiel die Temperatur des Universums auf ~ 1010 K und Bedingungen für die Bildung stabiler Kerne, hauptsächlich Wasserstoff (H) und Helium (He), wurden geschaffen. Wenn wir die Kerne anderer Elemente vernachlässigen (und dann sind sie wirklich fast nicht entstanden), dann sollten unter Berücksichtigung des obigen Verhältnisses von Protonen und Neutronen ~ 70% Wasserstoffkerne und ~ 30% Heliumkerne gebildet worden sein das Universum. Dieses Verhältnis dieser Elemente wird im intergalaktischen Medium und in den Sternen der ersten Generation beobachtet und bestätigt damit das Konzept des Urknalls.

Nach der Bildung von H- und He-Kernen für eine lange Zeit (etwa eine Million Jahre) geschah im Universum fast nichts Bemerkenswertes. Es war immer noch heiß genug, dass die Kerne Elektronen festhalten konnten, da die Photonen sie sofort abrissen. Daher wird der Zustand des Universums während dieser Zeit als Photonenplasma bezeichnet.

Dies dauerte so lange, bis die Temperatur auf ~ 4000 K fiel, was ~ 1013 s oder fast eine Million Jahre nach dem Urknall geschah. Bei dieser Temperatur beginnen Wasserstoff- und Heliumkerne, intensiv Elektronen einzufangen und sich in stabile Kerne umzuwandeln. neutrale Atome(Photonenenergie reicht nicht mehr aus, um diese Atome zu brechen). Astrophysiker nennen diesen Vorgang Rekombination.

Erst ab diesem Moment wird die Materie des Universums strahlungsdurchlässig und zur Bildung von Gerinnseln geeignet, aus denen sich später Galaxien herausstellten. Die als Relikt bezeichnete Strahlung führt seither ein eigenständiges Dasein und wandert in alle Himmelsrichtungen durch das Universum. Jetzt kommen die Quanten dieser Strahlung zu uns auf die Erde, die fast geradlinig über eine riesige Distanz geflogen sind, dem Produkt gleich die Lichtgeschwindigkeit c durch die Zeit tp, die seit dem Moment der Rekombination vergangen ist: L = tp. Aber als Folge der Expansion des Universums "laufen" wir tatsächlich vor diesen Relikt-Strahlungsquanten mit einer Geschwindigkeit v = НL ~ tр/t0, wobei t0 = 1/Н die Zeit ist, die seit dem vergangen ist Urknall. Und das bedeutet, dass die Wellenlängen der von uns aufgrund des Dopplereffekts empfangenen Reliktstrahlung um ein Vielfaches (~ t0/tр) größer sein sollten als diejenige, die im Moment der Rekombination bei T ~ 4000 K lag. Berechnungen zeigen dies Das Relikt Die auf der Erde registrierte Strahlung muss die gleiche sein, als würde sie von einem auf eine Temperatur T ~ 3 K1 erhitzten Körper emittiert. Diese Eigenschaften besaß die Strahlung, die 1965 von A. Penzias und R. Wilson aufgezeichnet wurde.

Smirnov O.G., Kandidat der technischen Wissenschaften

ÜBER DIE KRITISCHE DICHTE DER MATERIE IM UNIVERSUM

Es werden die Probleme der Bestimmung der durchschnittlichen Materiedichte im Universum betrachtet.

1. Kritische Dichte Materie im Universum wird durch die Formel geschätzt

wobei - H die Hubble-Konstante ist, O die Gravitationskonstante ist.

Eine Abschätzung der Materiemassen in Galaxien und Galaxienhaufen gibt durchschnittliche Dichte~10-27kg/m3. Daraus folgt, dass wir es mit einem unendlich expandierenden Universum (!) zu tun haben. Ist es so?

2. Der erste Fehler ist, dass im beobachtbaren Universum alle kosmischen Objekte (Sterne, Galaxien, Galaxienhaufen...) im Zentrum eine höhere Materiedichte haben als am Rand. Dies sollte auch von der Verteilung der Materie im Universum erwartet werden. Wir beobachten nur einen kleinen Teil des Universums und sprechen darüber gleichmäßige Verteilung Materie im Universum ist eindeutig falsch.

In wurden Berechnungen angestellt, wonach sich unsere Galaxie am Rande des Universums befindet und sich nach jüngsten Beobachtungen darauf zubewegt einziges Zentrum zusammen mit große Gruppen andere Galaxien. Die Bewegung erfolgt mit Beschleunigung in Richtung eines massiven Objekts, das sich außerhalb des beobachtbaren Universums zwischen den Sternbildern Centaurus und Parus befindet (laut US-Astrophysikern). Nach unserer Version ist dies der Kern des Universums. Das Vorhergehende legt nahe, dass es nicht notwendig ist, das Konzept der "dunklen Energie" einzuführen.

Es wird auch angenommen, dass im Inneren des Universums Prozesse ablaufen, die dazu führen, dass sich Materie kontinuierlich von der Tiefe zu den Grenzen bewegt (explosive Prozesse) und zurück (Bewegung von Galaxien).

wo TV, Yav, g - Masse, Radius und Entfernung vom Zentrum des Universums.

Am Rande des Universums (r=Jav)

P(*v) = -tb (3)

Uns interessiert aber die in Formel (1) enthaltene durchschnittliche Dichte.

Sie ist gleich

Somit ist die durchschnittliche Dichte des Universums dreimal größer als an seinen Rändern. Da wir uns am Rande des Universums befinden, beobachten wir einen kleinen Teil der Substanz aus der Hälfte, die sich zum Zentrum des Universums bewegt. Daher wird die durchschnittliche Materiedichte im Universum nicht weniger als 6 betragen. 10-27kg/m3.

3. FWeltraumobjekte(Sterne, Galaxien...) werden durch "Rotverschiebung" bestimmt. B , nichtlinear die Quantenphysik gibt Formeln an, nach denen die Geschwindigkeiten etwa doppelt so groß ausfallen, was bedeutet, dass die Masse viermal größer ist (Masse ist proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit). Unterwegs die Notwendigkeit, das Konzept von " Dunkle Materie».

Nun sollte die durchschnittliche Materiedichte im Universum gleich ~ 6 4 "10" = 2,4 10-26 kg/m3 angenommen werden, was 2,4-mal größer als die kritische ist.

Wir kommen zu wichtige Schlussfolgerung dass das unendlich expandierende Universum von der Betrachtung ausgeschlossen werden sollte.

Die Substanz, die sich an den Rand des Universums bewegt, reduziert ihre Temperatur auf Absoluter Nullpunkt, vergrößert sich zu Galaxien und beginnt, sich zurück zum Zentrum des Universums zu bewegen.

Der „Rückzug“ von Galaxien spricht nur von ihrer Bewegung zu einem einzigen Zentrum mit Beschleunigung, und die Hubble-Konstante ist tatsächlich eine Variable im Bereich von 100 km/(s-Mpc) bis 50 km/(s-Mpc). Die Abnahme erfolgt zum Zentrum des Universums. Der Kehrwert gibt den Zeitpunkt des Beginns der Bewegung unserer Galaxie zum Zentrum des Universums an. Sie beträgt mindestens 9,75 Milliarden Jahre (H=100 km/(s-Mpc)) oder höchstens 13,9 Milliarden Jahre (H=70 km/(s-Mpc))

Das Vorstehende erlaubt uns, aus der Sackgasse herauszukommen, in die die moderne Kosmologie geraten ist.

Literatur

1. Kononovich E. V., Moroz V. I. Allgemeiner Kurs Astronomie. Ed. 2. URSS.2004-544s.

2. Smirnow O.G. Wissen über das Universum und Entdeckungen des dritten Jahrtausends. "APSN", Nr. 5, 2010.-S.73-84.

3. Smirnow O.G. Universumsphysik und " globale Energie". 6. Aufl., erg.-M.: Sputnik + Verlag, 2010. - 611s.

4. Smirnow O.G. Nichtlineare Physik. - M.: Sputnik + Verlag, 2010. - 289 S.

DIE KRITISCHE DICHTE DES UNIVERSUMS- der Wert der Materiedichte in Universum, definiert durch den Ausdruck wo H ist die Hubble-Konstante (vgl. Hubble-Gesetz), G ist Newtons Gravitationskonstante. In homogenen isotropen Modellen des Universums (vgl Kosmologische Modelle)mit Null Kosmologische Konstante Wert r mit ist kritisch. Wert, der das Modell des geschlossenen Universums trennt, wobei r - reell vgl. Dichte aller Arten von Materie) aus dem Modell des offenen Universums

Wenn die Schwerkraft der Materie stark genug ist, verlangsamt sie die Expansion des Universums erheblich, und in Zukunft sollte ihre Expansion durch Kontraktion ersetzt werden. 3D-Raum in den betrachteten Modellen für positiv. Krümmung, geschlossen, sein Volumen ist endlich.

Wenn die Schwerkraft nicht ausreicht, um die Expansion zu stoppen, dehnt sich das Universum unter diesen Bedingungen in Zukunft unbegrenzt aus. Der dreidimensionale Raum in den betrachteten Modellen hat einen negativen Wert. Krümmung, sein Volumen ist unendlich (in der einfachsten Topologie).

Hubble-Konstante H bekannt aus der Astronomie Beobachtungen mit Mittelwert. Unsicherheit: H - (50-100) km/(s*Mpc). Daher besteht eine Unsicherheit in der Bedeutung von K. p. V. r c\u003d (5 * 10 -30 -2 * 10 -29) g / cm 3. Andererseits zeigen Beobachtungen, dass die durchschnittliche Dichte der Materie, aus der Galaxien bestehen, anscheinend viel geringer ist als der C.p.V. versteckte Massen. Menge