¿Puede cambiar la proporción de energía oscura?

La proporción de materia oscura y energía oscura definitivamente puede cambiar con el tiempo. Esto se debe a que el universo se expande. Llamamos,$a(t)$, el factor de escala del universo, es proporcional a todas las distancias en el universo (a gran escala). Es decir, si el universo duplica su tamaño,$a(t)$duplica su tamaño.

Los diversos componentes de densidad en el universo cambian de manera diferente a medida que el universo se expande.

La densidad de materia regular (no relativista) (como la materia oscura fría) simplemente se diluye con el volumen:

$$\rho_m \propto \frac{1}{a(t)^3}.$$

La densidad relativista de la materia (radiación) se diluye con el volumen, pero también se desplaza hacia el rojo, lo que da:

$$\rho_r \propto \frac{1}{a(t)^4}.$$

La densidad de la energía oscura (o energía del vacío) no se diluye, tiene una densidad constante:

$$\rho_{de} \propto \Lambda = \text{constant}.$$

Esto significa que a medida que el universo se expande, la proporción de energía oscura aumentará en comparación con las otras formas de materia.

Desde el Big Bang, primero hemos tenido un período dominado por la radiación, seguido de un período dominado por la materia no relativista, y ahora estamos en el período dominado por la energía oscura.

En este momento, la densidad de energía oscura es aproximadamente el 70% de la densidad de energía total, y la materia no relativista (principalmente materia oscura) representa el último 30%.

La ecuación general que gobierna la evolución temporal de las componentes de la densidad es:

$$\dot \rho = -3\frac{\dot a}{a}\left(\rho + \frac{p}{c^2}\right).$$

Podemos resolver esta ecuación si nos dan una relación entre la densidad y la presión, llamada ecuación de estado:

$$p = w\rho c^2.$$

Obtenemos una solución general:

$$\rho = \rho_0 \left(\frac{a_0}{a}\right)^{3(1+w)}.$$