¿Por qué es importante que se mida la ecuación del parámetro de estado de la energía oscura?

Nos da una pista sobre el futuro del universo, ya que la energía oscura es la forma de energía dominante en el universo y será aún más dominante en el futuro. El valor exacto de$w$por lo tanto, tendrá un efecto significativo en el futuro perfil de expansión.

Esto es de una publicación de blog que escribí sobre el tema, Energía Oscura y el Horizonte Cósmico . El valor de$w$tiene un efecto significativo en el comportamiento del horizonte cósmico en el futuro lejano - por$w = -1$permanece un tamaño constante, por$w > -1$crece sin límites con el tiempo, y por$w < -1$se encoge En el último caso, el factor de escala llega al infinito en un tiempo finito, un escenario llamado Big Rip.

En términos más generales, medir la energía oscura en todas las formas que se nos ocurran debería darnos pistas sobre qué diablos es eso . No olvides que "oscuro" solo significa "sabemos que está ahí, pero no nos pidas que te lo expliquemos". ¡El hecho de que sea la forma dominante de energía en el universo y no tengamos idea de qué es es razón suficiente para tener curiosidad!

Referencias:

http://wfirst.gsfc.nasa.gov/science/DETF_Report.pdf

http://arxiv.org/abs/1211.0310

http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=102

Usted pidió buenas referencias. Aquí hay tres. No conozco su nivel de sofisticación, pero estos están escritos desde el punto de vista de un financiador y, por lo tanto, son más fáciles de entender. Pero las muchas referencias que contiene le darán un enfoque científico más detallado si eso es lo que le interesa.

La primera referencia, de alrededor de 2005, todavía se considera como la declaración definitiva del problema desde el punto de vista estadounidense. El segundo, de 2012, es una muy buena actualización desde la perspectiva de un proyecto específico (LSST). El tercero, un sitio web, le brinda la versión actual del principal proyecto europeo relacionado con el espacio (Euclid).

También preguntaste por qué esto es importante. Todo el mundo parece estar de acuerdo en que la energía oscura es el mayor problema sin resolver de la cosmología. Permítanme citar desde la parte superior de la tercera referencia:

“Tema: ¿Cómo se originó el Universo y de qué está hecho?”

¿Es eso lo suficientemente importante para ti? (Sonrisa)

Es Einstein contra Bohr de nuevo. Si w es exactamente -1 y no cambia, entonces la constante cosmológica de Einstein es la explicación correcta. Si es algo más, entonces hay alguna otra explicación, muy probablemente un campo cuántico. Google o wiki "Quintessence" para uno de los principales contendientes. Esta vez, hasta ahora, Einstein parece estar ganando, pero la pandilla cuántica aún no está lista para aceptar esto.

@NathanReed da una buena explicación de algunas implicaciones. Trataré de abordar mejor los otros aspectos.

Como has mencionado en la pregunta.$\omega$es algún parámetro para caracterizar y modelar efectivamente las propiedades termodinámicas de algunas cosas (energía oscura en este caso). No te dice de qué está hecho ese material. Tenemos muchos modelos diferentes para lo que la teoría microscópica explica la energía oscura, y predicen diferentes valores para$\omega$. así que midiendo$\omega$nos da una manera de probar esas teorías microscópicas. Por ejemplo: si la energía oscura se describe mediante una constante cosmológica, entonces$\omega = -1$. Si, en cambio, consistiera en (digamos) campos escalares o tensoriales, o alguna combinación, entonces, dependiendo de los detalles microscópicos de la teoría, diferentes valores de$\omega$será predicho para la energía oscura.

efectivo combinado$omega$porque todas las cosas en el universo (juntas) son una combinación ponderada de contribuciones de cosas como la materia de movimiento lento (tanto bariónica como oscura) con$\omega=0$, materia ultrarrelativista con$\omega = \frac{1}{3}$y energía oscura (presumiblemente$\omega \sim -1$). Entonces, una medida precisa de$\omega$también nos dará una pista sobre la abundancia relativa de diferentes tipos de cosas.

Referencias

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Equation_of_state_%28cosmology%29
2. http://www.scholarpedia.org/article/Dark_energy y otras referencias enumeradas allí.
3. Los libros de texto estándar sobre cosmología a gran escala deberían hablar de esto. Podrías mirar (digamos) el texto de Weinberg.