¿Aceleración en la tasa de expansión del universo debido al debilitamiento de la gravedad?

Supongo que estás imaginando una fuerza expansiva que acelera el Universo versus la gravedad que une al Universo, y que si de alguna manera la gravedad fuera más débil, la fuerza expansiva ganaría. Esa no es la imagen correcta.

En modelos populares, la aceleración del Universo es causada por la gravedad , debido a una energía de vacío con presión negativa (ver energía oscura/constante cosmológica/quintaesencia). Esta afirmación requiere una explicación mucho más completa.

Una gravedad debilitada simplemente amortiguaría cualquier contracción gravitacional en un modelo sin energía oscura, o amplificaría cualquier expansión en un modelo con energía oscura. Una gravedad debilitada no ayudaría con el problema subyacente, a saber, ¿por qué se acelera el Universo?

Creo que el término aceleración implica un cambio en la dirección de las fuerzas netas que actúan sobre las galaxias a gran escala. La gravedad (independientemente de la magnitud) actúa para recoger las galaxias, mientras que la aceleración actúa en dirección opuesta.

La expansión del universo está (aproximadamente) descrita por la métrica FLRW . El artículo de Wikipedia que he vinculado brinda muchos detalles sangrientos, pero el resultado clave que necesitamos es la dependencia de la aceleración de la densidad y la presión:

Si no hay energía oscura y podemos ignorar la presión, entonces esto se simplifica a:

El parámetro$a$es el factor de escala, y$\rho$es la densidad de energía media. La densidad varía como$a^{-3}$, por lo que a medida que el universo se expande, la magnitud de la aceleración$\ddot{a}$efectivamente disminuye, y como dices es porque la materia es menos densa y produce una gravedad menor. Sin embargo, la aceleración siempre permanece negativa, es decir, siempre es una desaceleración . La expansión del universo nunca provocará una aceleración .

Para ver cómo obtenemos una aceleración, tenga en cuenta que si la constante cosmológica$\Delta$es mucho mayor que la contribución de la materia y la presión nuestra ecuación se simplifica a L

Entonces el signo de$\ddot{a}$ahora es positivo, es decir, tenemos una aceleración.

Entonces, la respuesta a su pregunta es que requerimos una constante cosmológica para obtener la aceleración. No puede suceder simplemente debido a la disminución de la densidad de energía.