Перегляд вихідного коду сторінки Модель Лямбда-CDM

'''ΛCDM''' (читається «Лямбда-СіДіЕм», скорочення від '''{{lang-en|Lambda - Cold Dark Matter}}''' «модель лямбда-холодної темної матерії»)&nbsp;— сучасна космологічна модель, в якій просторово-плоский Всесвіт заповнений, окрім звичайної [[баріон]]ної матерії, [[темна енергія|темною енергією]] (що описується [[Космологічна стала|космологічною сталою]] Λ в [[рівняння Ейнштейна|рівняннях Ейнштейна]]) і холодною [[темна матерія|темною матерією]] ({{lang-en|Cold Dark Matter}}). Її часто називають стандартною моделлю космології [[Великий вибух|великого вибуху]], тому що вона пояснює:
* Наявність і структуру [[CMB|космічного мікрохвильового фону]]
* [[Великомасштабна структура Всесвіту|Великомасштабну структуру]] [[скупчення галактик|скупчень галактик]]
* [[первинний нуклеосинтез|розподіл водню, гелію, літію]], кисню в нашому Всесвіті
* [[Прискорення розширення Всесвіту]], що спостерігається за електромагнітним випромінюванням від далеких галактик і [[наднова|наднових]].

Це найпростіша модель, яка в цілому узгоджується зі спостережуваними явищами.
Згідно з цією моделлю [[вік Всесвіту]] дорівнює <math> 13{,}75\pm0{,}11~</math> мільярдів років.

== Загальний огляд ==

Всі сучасні космологічні моделі засновані на [[космологічний принцип|космологічному принципі]], який постулює, що наше розташування як спостерігачів у Всесвіті ні яким чином не є особливим; на досить великому масштабі, Всесвіт виглядає однаково в усіх напрямках ([[ізотропність]]) і з будь-якого місця (однорідність)<ref>Andrew Liddle. ''An Introduction to Modern Cosmology (2nd ed.).'' London: Wiley, 2003.</ref>.
=== Основні положення ===
* Модель передбачає розширення метричного простору, що впевнено спостерігається за [[червоний зсув|червоним зсувом]] спектральних ліній у випромінюванні від далеких галактик, та уповільнення часу (за деяким ослабленням кривих світності наднових). Обидва ефекти належать до [[Ефект Доплера|доплерівського зсуву]] електромагнітного випромінювання, що проходить через простір, який розширюється. Як не парадоксально, це розширення збільшує відстань між об'єктами, які не пов'язані гравітаційною взаємодією і водночас воно не збільшує розмірів власне об'єктів. Модель також припускає «розбігання» дуже віддалених одна від одної галактик зі швидкістю більшою, ніж швидкість світла.
* Модель передбачає «плоску» просторову геометрію, яка означає, що сума внутрішніх кутів трикутника, який задається трьома пучками світла, дорівнює 180°; тобто, геометрія простору є [[Евклідова геометрія|евклідовою]].<br />Альтернативні моделі припускають як сферичний або «замкнутий» Всесвіт (в якому сума внутрішніх кутів трикутника буде більшою 180°), так і гіперболічний або «відкритий» Всесвіт (сума кутів трикутника менша 180°). Поточні значення основних параметрів вказують на те, що Всесвіт або плоский або трохи відкритий. Всесвіт буде розширюватися вічно, і розширення прискорюється
* Λ (лямбда) позначає [[Космологічна стала|космологічну сталу]], яка наразі пов'язується з енергією [[вакуум]]у або [[темна енергія|темною енергією]], що притаманна «порожньому» простору, і спричиняє прискорення розширення Всесвіту попри гравітацію (тяжіння) звичайної матерії. Внесок космологічної сталої позначається як <math> \Omega_{\Lambda} </math>, який інтерпретується як частка від загальної густини енергії Всесвіту. Наразі близько 73% густини енергії Всесвіту є темною енергією.
* Холодна [[Темна матерія]] є однією з форм матерії, необхідною для пояснення гравітаційних ефектів, які спостерігаються на дуже великих масштабах (аномалії в [[Крива обертання галактики|обертанні галактик]], [[Гравітаційна лінза|гравітаційне лінзування]] світла [[скупчення галактик|скупченнями галактик]], розширення скупчень галактик), які не можна пояснити масою видимої матерії ([[Віріальна маса|віріальний парадокс]]). За оцінками, цей компонент у сучасну епоху становить близько 23% маси (густини енергії) Всесвіту. Темна матерія описується як:
** холодна — швидкість теплового руху її частинок в епоху рівності густини енергії випромінювання та матерії була нерелятивістською (набагато нижчою, ніж [[швидкість світла]])
** імовірно, небаріонна (складається не з протонів і нейтронів)
** недисипативна (не може охолоджуватися, випромінюючи фотони)
** невзаємодіюча (частинки темної матерії взаємодіють між собою та з іншими частинками лише гравітаційно).

* Інші 5% містять всю матерію та енергію, що спостерігається у вигляді субатомних частинок, хімічних елементів і електромагнітного випромінювання&nbsp;— речовина, з якої складаються видимі зорі та планети, галактики.<br />

=== [[Походження Всесвіту|Народження Всесвіту]] та космічна інфляція ===
Модель передбачає єдину породжуючу подію, «Великий вибух» або початкову сингулярність, що була скоріше не вибухом, а миттєвою появою простору-часу з матерією при температурі близько 10<sup>15</sup>К, що розширюється. Далі (до 10 <sup> −29 </sup> секунд) відбулося експоненційне розширення простору (збільшення масштабу в 10<sup>27</SUP> або більше разів), відоме як [[космологічна інфляція]]. Ранній Всесвіт залишався гарячим (температура вище 10&nbsp;000 К) протягом декількох сотень тисяч років після Великого Вибуху, про що свідчить [[CMB]] або реліктовий фон, з дуже низькою температурою випромінювання, що надходить з усіх ділянок неба. Сценарій «Великого вибуху», з космологічною інфляцією і стандартною моделлю [[Фізика елементарних частинок|фізики елементарних частинок]], є на сьогодні єдиною теорією, що узгоджується зі спостережуваним триваючим розширенням простору, спостережуваним розподілом легких елементів (водню, гелію, літію, кисню) у Всесвіті, і просторової текстури кутових неоднорідностей ([[Анізотропія|анізотропії]]) в реліктовому випромінюванні{{Джерело?}}. Космологічна інфляція також необхідна для розв'язання [[проблема горизонту|проблеми горизонту]]. Справді, цілком ймовірно, що Всесвіт більший, ніж [[горизонт частинок]], які можна спостерігати.<br />
У моделі використовується [[метрика Фрідмана-Леметра-Робертсона-Вокера]], [[рівняння Фрідмана]] і [[рівняння стану]] матерії, щоб описати спостережуваний Всесвіт від часів інфляції до сьогодення.

Наразі дослідження багатьох аспектів ΛCDM моделі продовжуються, і, швидше за все, вони будуть змінюватися із надходженням нової інформації. Зокрема, важко точно виміряти відстань до дуже далеких галактик або наднових, отже відповідні оцінки пов'язаних величин (зоряної або галактичної світності, або ключових параметрів, таких як [[Параметр Хаббла]]) як і раніше є непевними. Крім того, ΛCDM не вказує чітку фізичну теорію природи темної матерії та темної енергії чи їх походження. Майже масштабно-інваріантний спектр збурень реліктового випромінювання, і його розподіл на [[Небесна сфера|небесній сфері]], як вважають, є результатом дуже малих теплових і акустичних неоднорідностей на час рекомбінації.
[[Файл:Cosmological Composition - Pie Chart ukr.svg|thumb|right|500px|Склад Всесвіту згідно з моделлю]]
Модель передбачає майбутнє, в якому [[метрика простору-часу|метричне]] розширення простору рознесе всі галактик одна від одної зі швидкістю більшою, ніж світло, і спостерігачі в кожній галактиці бачитимуть лише свої власні галактики в порожньому Всесвіті<ref>Lawrence Krauss, [http://www.youtube.com/watch?v=7ImvlS8PLIo "A Universe From Nothing"] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160516164344/https://www.youtube.com/watch?v=7ImvlS8PLIo |date=16 травня 2016 }}. Presentation to the Atheist Alliance International, Burbank, CA 2009.</ref>.

== Параметри ==

ΛCDM модель визначається шістьма параметрами: фізична баріонна густина, фізична густина темної матерії, густина темної енергії, скалярний спектральний індекс, амплітуда флуктуацій кривизни та оптична товщина реіонізації. З цих параметрів можна отримати інші модельні величини, зокрема [[Параметр Хаббла]].

Значення параметрів, подані нижче, взято з семирічного спостереження Wilkinson Microwave Anisotropy Probe ([[WMAP]]) за температурою і поляризацією [[реліктове випромінювання|реліктового випромінювання]]<ref>Table 8 on p. 39 of {{cite web|author=Jarosik, N., et.al. (WMAP Collaboration)|title=Seven-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Sky Maps, Systematic Errors, and Basic Results|url=http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr4/pub_papers/sevenyear/basic_results/wmap_7yr_basic_results.pdf|format=PDF|publisher=nasa.gov|accessdate=2010-12-04|archiveurl=https://www.webcitation.org/69y3K699i?url=http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr4/pub_papers/sevenyear/basic_results/wmap_7yr_basic_results.pdf|archivedate=2012-08-16|deadurl=no}} (from NASA's [http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr4/map_bibliography.cfm WMAP Documents] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20101130215212/http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr4/map_bibliography.cfm |date=30 листопада 2010 }} page)</ref>. Вони також містять оцінки, засновані на даних про [[баріонні акустичні осциляції|баріонних акустичних осциляціях]]<ref>{{cite journal | author = Percival, Will J. et.al. | title = Baryon Acoustic Oscillations in the Sloan Digital Sky Survey Data Release 7 Galaxy Sample | journal = Monthly Notices of the Royal Astronomical Society | volume = 401 | issue = 4 | pages = 2148–2168 | date = February 2010 | doi = 10.1111/j.1365-2966.2009.15812.x }}{{arxiv | id = 0907.1660}}</ref> і дані отримані за спостереженнями [[наднові типу Ia|наднових типу Ia]]<ref>{{cite web|author=Riess, Adam G. et.al.|title=A Redetermination of the Hubble Constant with the Hubble Space Telescope from a Differential Distance Ladder|url=http://hubblesite.org/pubinfo/pdf/2009/08/pdf.pdf|format=PDF|publisher=hubblesite.org|accessdate=2010-12-04|archiveurl=https://www.webcitation.org/6I304FWc3?url=http://hubblesite.org/pubinfo/pdf/2009/08/pdf.pdf|archivedate=2013-07-12|deadurl=yes}}</ref>.
{| class="wikitable"
! Параметр
! Значення
! Опис
|-
| t<sub>0</sub>
| <math>13.75\pm0.11 \times10^9</math> років
| [[Вік Всесвіту]]
|-
| H<sub>0</sub>
|<math> 70.4^{+1.3}_{-1.4}</math> km s<sup>−1</sup> [[parsec|Mpc]]<sup>−1</sup>
| [[Параметр Хаббла]]
|-
| Ω<sub>b</sub>h<sup>2</sup>
| <math>0.0260\pm0.00053</math>
| Фізична баріонна густина
|-
| Ω<sub>c</sub>h<sup>2</sup>
| <math>0.1123\pm0.0035</math>
| Фізична густина темної матерії
|-
| Ω<sub>b</sub>
| <math>0.0456\pm0.0016</math>
| Баріонна густина
|-
| Ω<sub>c</sub>
| <math>0.227\pm0.014</math>
| Густина темної матерії
|-
| Ω<sub>Λ</sub>
| <math>0.728^{+0.015}_{-0.016}</math>
| Густина темної енергії
|-
| Δ<sub>R</sub><sup>2</sup>
| <math>2.441^{+0.088}_{-0.092}\times10^{-9}</math>, k<sub>0</sub> = 0.002Mpc<sup>−1</sup>
| Амплітуда флуктуації кривизни
|-
| σ<sub>8</sub>
| <math>0.809\pm0.024</math>
| Амплітуда флуктуації на масштабах 8''h''<sup>−1</sup>Mpc
|-
| n<sub>s</sub>
| <math>0.963\pm0.012</math>
| Скалярний спектральний індекс
|-
| z<sub>*</sub>
| <math>1090.89^{+0.68}_{-0.69}</math>
| Червоний зсув на момент розщеплення
|-
| t<sub>*</sub>
| <math>377730^{+3205}_{-3200}</math> years
| Вік Всесвіту на момент розщеплення
|-
| τ
| <math>0.087\pm0.014</math>
| [[Оптична товщина]] [[реіонізація|реоіонізації]]
|-
| z<sub>reion</sub>
| <math>10.4\pm1.2</math>
| Червоний зсув реіонізації
|}

Значення h взято таким чином, щоб H<sub>0</sub> = 100 h (км/с)/МПс, де H<sub>0</sub>&nbsp;— параметр Хаббла в наш час. Ці позначення введено для зручності обчислень.
== Проблеми моделі ==
{{розширити|дата=січень 2020}}
== Див. також ==
* [[Походження Всесвіту]]
* [[Великий вибух]]
* [[ВІМП]]
* [[Темна матерія]]
* [[Темна енергія]]

== Примітки ==

{{reflist}}

== Посилання ==

* [http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr3/parameters_summary.cfm Остання оцінка параметрів за WMAP] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110120070313/http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr3/parameters_summary.cfm |date=20 січня 2011 }}
* [http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm Ned Wright's Cosmology tutorial] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110824105640/http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm |date=24 серпня 2011 }}
* [http://www.mpa-garching.mpg.de/galform/millennium-II/ Симуляція Millennium ] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110113224110/http://www.mpa-garching.mpg.de/galform/millennium-II/ |date=13 січня 2011 }}

[[Категорія:Фізична космологія]]
[[Категорія:Темна енергія]]
[[Категорія:Загальна теорія відносності]]