Dichteparameter

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Die Dichteparameter (Formelzeichen ) geben in der Kosmologie die Verteilung der Gesamtdichte des Universums auf verschiedene Materie- und Energieformen an. Sie bestimmen die Geometrie und die Entwicklung des Universums, insbesondere den zeitlichen Verlauf seiner Expansion.

Definition[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die tatsächliche mittlere Dichte (Masse pro Volumeneinheit) wird durch die kritische Dichte geteilt, so dass man eine dimensionslose Größe

.

erhält. Der Index für total kennzeichnet die Gesamtdichte, die sich aus der Dichte von Materie und Energie zusammensetzt.

Die kritische Dichte ist gerade die Dichte, bei der das Universum flach ist:

Dabei ist

Im Allgemeinen verändern sich die Dichteparameter mit der Zeit. Eine Ausnahme ist der exakte Wert . Meist werden die Werte der Dichteparameter zum jetzigen Zeitpunkt angegeben.

Einfluss auf die Geometrie des Universums[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

mögliche Geometrien des Universums in Abhängigkeit von der gesamten Materie- und Energiedichte, hier als bezeichnet

Die räumliche Geometrie des Universums wird durch die gesamte Materie- und Energiedichte bestimmt:

Gesamtdichte Geometrie
sphärisch
flach
hyperbolisch

Die Dichteparameter können sehr genau durch die Beobachtung von Temperaturfluktuationen der kosmologischen Hintergrundstrahlung und andere astronomische Beobachtungen bestimmt werden. Die derzeitigen Messungen (insbesondere durch die WMAP- und Planck-Satelliten) ergeben im Rahmen des Standard-Modells der Kosmologie (isotropes und homogenes Universum, Dynamik beschrieben durch die Friedmann-Gleichungen) für die Gesamtdichte des Universums:

[1]

Die tatsächliche mittlere Dichte hat also einen Wert, der erstaunlich genau der kritischen Dichte entspricht, was teilweise als erklärungsbedürftig angesehen wird (Flachheitsproblem). Die räumliche Geometrie das Universums auf großen Längenskalen ist demnach im Rahmen der Messgenauigkeit flach.

Die Gesamtdichte ergibt sich aus den Anteilen der folgenden Komponenten:

  • Der größte Teil des Universums besteht aus Dunkler Energie mit negativem Druck (s. auch Kosmologische Konstante).
  • Der zweitgrößte Anteil besteht aus Materie ,
    • wobei der überwiegende Teil aus Dunkler Materie besteht
    • gewöhnliche baryonische Materie nur mit beiträgt.
  • Weiter erwähnenswert ist elektromagnetische Strahlung, deren heutiger Beitrag mit
aber sehr klein ist. Dabei ist
die Strahlungsdichte der Mikrowellenhintergrundstrahlung mit

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Planck Mission 2013 Volume XVI, Seite 42, Spalte 2