Крити́ческая пло́тность Вселе́нной ρ _с — выделенное значение плотности материи (вещества и энергии) Вселенной , от которого зависят глобальные геометрические свойства вселенной в космологических моделях .

В частности, если средняя плотность Вселенной меньше или равна критической, то реализуется бесконечная ^{[ источник не указан 846 дней ]} вселенная. Если же плотность больше критической — то пространство Вселенной оказывается конечным:

• ρ < ρ _с — пространство с отрицательной кривизной , открытая вселенная;
• ρ = ρ _с — плоская, открытая ^{[ источник не указан 846 дней ]} вселенная;
• ρ > ρ _с — положительная кривизна пространства, вселенная замкнута.

По данным WMAP , наблюдаемая Вселенная является плоской (в пределах погрешности). Исходя из этого, согласно модели Фридмана , средняя плотность Вселенной равна критической: ρ = ρ _с с точностью порядка 1 %.

Барионная (обычная, доступная прямым наблюдениям) материя даёт в эту плотность довольно малый вклад: лишь (4,54±0,01) %, или 0,25 атома водорода на кубический метр. Два других компонента, дающих гораздо больший вклад в плотность, — тёмная материя (22,6 %) и тёмная энергия (73 %). Вклад релятивистских частиц , то есть фотонов микроволнового фона, в настоящее время крайне мал: 0,0050 % .

Численное значение

Значение критической плотности ${\displaystyle \rho _{c}}$ зависит от значения постоянной Хаббла :

${\displaystyle \rho _{c}={\frac {3H^{2}}{8\pi G}}~,}$

где

H — постоянная Хаббла,

G — гравитационная постоянная .

При записи критической плотности (и других космологических параметров) часто используют безразмерную постоянную Хаббла h , определённую как h = H /(100 (км/с)/ Мпк ) . В этих обозначениях

ρ _с = 1,88·10 ⁻²⁶ h ² кг/м ³ = 1,05·10 ⁻⁵ h ² ГэВ /см ³ ,

причём коэффициенты в этих выражениях не зависят от времени, в отличие от H и h .

При значении постоянной Хаббла в современную эпоху H ₀ = 70,4±2,5 (км/с)/Мпк (или 2,282⋅10 ⁻¹⁸ c ⁻¹ ), наилучшим образом описывающем доступные на 2012 год наблюдательные данные , критическая плотность ρ _с равна 9,31⋅10 ⁻²⁷ кг/м ³ (или 5,20⋅10 ⁻⁶ ГэВ /см ³ ). С учётом того, что масса нуклона (и масса атома водорода) примерно равна 0,94 ГэВ, критическая плотность соответствует 5,5 атома водорода на кубический метр.

См. также

• Космологические модели
• Планковская плотность

Примечания

Ссылки

• (неопр.) . 22 августа 2011 года.
• на сайте Астронет