Modelo estándar de Big Bang y curvatura espacial

¿Por qué se dice que en el modelo estándar del Big Bang la curvatura del espacio crece con el tiempo cuando el Universo se expande? Mi intuición es que debería ser al revés.

Vi esto en un libro que hablaba sobre el problema del modelo estándar del Big Bang y por qué necesitamos la teoría de la inflación. Dice que el Universo se observa ahora casi plano. Y debido a que la curvatura del espacio crece con el tiempo, debería ser aún más plana en el pasado, lo que no se puede explicar. Pero la teoría de la inflación resuelve el problema porque incluso si el espacio inicialmente está lejos de ser plano, la inflación borrará la curvatura y la hará plana.

Respuestas (1)

¿Qué decía exactamente el libro? Todo depende de lo que quiera decir/defina como "curvatura". Lo que describes parece ser una descripción del comportamiento de Ω . De hecho, la inflación impulsa Ω hacia la unidad y al mismo tiempo aplana el espacio porque el radio de curvatura crece exponencialmente.

Si Ω < 1 en alguna época temprana, entonces debería disminuir rápidamente con el tiempo de tal manera que Ω << 1 en la actualidad, esto significa que el universo tiene una curvatura negativa, pero no significa que se esté volviendo más curvo.

En la ecuación de Friedmann, el parámetro de curvatura k es una constante ( 1 , 0 , 1 )

H 2 = 8 π GRAMO ρ 3 k C 2 a 2

Aquí, la curvatura espacial es k / a 2 y el radio de curvatura es a si k = + 1 . Así, a medida que el universo se expande y a se hace más grande, cualquier curvatura se vuelve más pequeña.

Con un poco más de detalle, uno puede escribir la ecuación anterior en términos del parámetro de densidad Ω , la relación entre la densidad y la densidad crítica 3 H 2 / 8 π GRAMO :

( Ω 1 1 ) ρ a 2 = 3 k C 2 8 π GRAMO

Durante la inflación, la densidad de energía ρ C 2 permanece constante como a crece exponencialmente. Para mantener el lado izquierdo igual al lado derecho (que es solo una colección de constantes), entonces Ω debe ser conducido muy cerca de la unidad, mientras k / a 2 tenderá a cero.

Después de la inflación entonces ρ variará con a dependiendo de si la expansión está dominada por la materia ( a 3 ) o radiación ( a 4 ) . En estos dos casos ρ a 2 disminuirá a medida que el universo se expande, de modo que si k 0 , después ( Ω 1 1 ) debe aumentar, lo que significa que Ω debe crecer o alejarse de la unidad. Pero k / a 2 continúa haciéndose más pequeño a medida que el universo se expande.

El libro dice "... si el Universo está cerca de ser crítico ahora, debe haber estado muy, muy cerca de ser crítico en el pasado...". ¿Me equivoco al decir que la curvatura crece con el tiempo?