En el escenario Big Rip: ¿habrá un punto de equilibrio?

La energía fantasma es algo que parece patológico en algunos aspectos. Los datos de Chandra tienen w=-0,98+-0,07 y, sin embargo, según los datos de Reiss et al, el valor del parámetro importante es$w = −1.007 ± 0.081$. Los datos no son lo suficientemente precisos para descartar la energía fantasma de la energía oscura directa con$w~=~-1$. Entonces, uno podría considerar esto seriamente, ya que podría resultar ser el caso.

El factor de escala para la evolución del espacio-tiempo, que trabajo en un marco newtoniano aquí. ¿Cómo pasó el universo de "dominado por materia oscura" a "dominado por energía oscura"? dentro de un contexto newtoniano, es

El caso$w~=~-1/3$es la cosmología costera y para los más pequeños$w$hay expansión exponencial. Para$w~=~-1$esta es la condición de energía oscura, y para los más pequeños tenemos energía fantasma.

Esto tiene el efecto de aumentar la energía del vacío o energía oscura de modo que dentro de un tiempo finito la energía del vacío se acerca a la densidad de energía de Planck y el universo se convierte efectivamente en una singularidad. Esta gran rasgadura se produce en un momento$t~\simeq~t_0~-~(2/3)H_0^{-1}(1~-~\Omega_m)^{-1/2}$el parámetro Hubble es sobre$70km/sec-Mpc$. Si suponemos que el valor de Riess es real$w~=~-1.007$entonces la gran rasgadura ocurrirá alrededor$1.6\times 10^{12}$años. Esto sería alrededor del momento en que las últimas estrellas parpadean.

También podemos pensar en esto de acuerdo con un aumento en la constante cosmológica. Por algún mecanismo aumenta la energía del vacío y aumenta la constante cosmológica. La constante cosmológica aumenta en$\Lambda~\simeq~\Lambda_0(1~-~w)t$. Para la constante cosmológica$H^2~=~\Lambda/3c^2$ $=~8\pi G\rho/3$, está claro que la energía del vacío aumenta y la distancia del horizonte cosmológico se contrae a medida que$r_h~=~\sqrt{3/\Lambda}$. La temperatura del horizonte es entonces$T~=~(2\pi\hbar/k)\sqrt{\Lambda/3}$o proporcional a$1/r_h$a medida que se contrae.

La cuestión del equilibrio es similar al problema de los agujeros negros cuánticos. Dado un agujero negro de masa$M$tiene temperatura$T~=~1/8\pi M$. Suponga que esto se encuentra en un mundo con la misma temperatura de fondo. Ahora bien, si el agujero negro absorbe un fotón de masa-energía$\delta m$luego, por el aumento en la masa del agujero negro, coloca al agujero negro a una temperatura más fría y lo aleja de esta condición equilibrada (no de equilibrio). Lo contrario, por supuesto, significa que si el agujero negro emite un fotón, no está más caliente y no irradiará preferentemente fotones hacia el fondo. ¿Sucede algo similar con una cosmología de big rip?

Miremos un agujero negro en el espacio-tiempo de De Sitter. El elemento métrico estacionario$g_{tt}~=~1~-~2m/r~-~\lambda r^3/3$se representa a continuación para varios valores de la constante cosmológica.

Lo gracioso es que los horizontes del agujero negro y la cosmología se fusionan y, debajo de la línea negra horizontal, la métrica es efectivamente espacial. Antes de eso, el horizonte del agujero negro parece alejarse, aumentando el área del horizonte y, por extensión, disminuyendo su temperatura. Para$w~=~-1$hay un buen caso donde la densidad de energía$\rho$y el “trabajo” por presión$pc$son iguales en magnitud y opuestos en signo. Por lo tanto, no hay energía neta de la energía oscura o del vacío que bombea los agujeros negros a una masa mayor. Sin embargo, por$w~<~-1$podemos pensar en el agujero negro como ganando masa desde el vacío hasta que alcanza una especie de condición de equilibrio con el horizonte cosmológico. Sin embargo, si el horizonte cosmológico se está estrechando en esto es sólo una condición temporal.

La constricción del horizonte cosmológico significa que su temperatura aumenta, y por extensión la materia se calienta por el arrastre del marco de los objetos extensos y del fondo. Sin embargo, la constricción no disminuye cuando la materia alcanza algún límite de temperatura, a menos que sea la temperatura de la cuerda Hagedorn o Planck.