Mir ist grad eingefallen, dass ich hier noch was vergessen habe: Eine kurze Geschichte der Dynamik des Universums.
Basis: die Materie und der Druck derselben im Universum bilden zusammen eine "effektive Massendichte" [tex]\rho_{effektiv} = \rho + 3 p / c^2[/tex]. Ist diese positiv, herrscht deswegen anziehende Gravitation, und die Expansion wird gebremst. Ist sie negativ (was nur durch negativen Druck erreicht werden kann, negative Masse ist sehr unbeliebt), dann herrscht abstoßende Gravitation, und die Expansion wird beschleunigt. Verschwindet sie, expandiert das Universum einfach weiter, weder gebremst noch beschleunigt. Das tut es dann aus eigenem "Schwung".
[tex]p/\rho[tex] bezeichnet man oft als "w". w=-1 bedeutet z.B. p=-rho, [tex]\rho_{effektiv} = (1+3w) \rho = -2\rho[/tex]
Ausgehend von Bynaus'
Allerdings muss es - nach meinem Verständnis des ganzen, allerdings bin ich kein Kosmologe - schon so sein, dass der Raum von Anfang an die Tendenz oder ein ihm innewohnende Eigenschaft gehabt haben muss, zu expandieren - sonst wäre er unter der enormen Materiedichte kurz nach dem Urknall einfach zu (unzähligen) Schwarzen Löchern kollabiert. Ich habe das in einem anderen Thread einmal mit "Spannung" zum umschreiben versucht - "Schwung" wäre ein anderes Wort, das man wählen könnte.
Richtig, wenn keine Auseinanderbewegung da ist, wäre das frühe Universum sehr schnell wieder kollabiert. Das folgt aus den Singularitätstheoremen. Die kann man nur umgehen mit hinreichender Expansion oder negativer effektiver Massendichte. Nach Standardmodell war letzteres der Anfang des beobachtbaren Universums.
1. Inflation (bis ~10^-32 s)
w ~= -1
1+3w = -2
Ein hypothetisches "Inflaton-Feld" extremer Dichte bewirkt exponentielle Expansion des Universums. In diesem Zustand wird es räumlich extrem homogen, und die Dichte wird sehr nah an die kritische Dichte getrieben. "'Kritische Dichte" ist gerade die, bei der das Universum räumlich flach ist. Da negativer Druck tatsächlich eine Spannung ist, hat Bynaus für diese Anfangsphase das richtige Wort gewählt.
Beim Zerfall dieses Feldes (wie und warum es zerfällt ist eine ungeklärte Frage, da gibt es viele Szenarien) geht der negative Druck verloren, und die Energie des Feldes wird in ein Strahlungsmeer umgewandelt ("Reheating"). Damit fällt auch der "Grund" für die Expansion weg, ab da wird gebremst. Das Universum expandiert nur wegen seines "Schwungs" weiter, der langsam aufgebraucht wird.
2. Strahlungsdominierte Phase (bis ~70000 Jahre)
w = 1/3
1+3w = 2
Unter Strahlung kann man anfangs noch alles verstehen, auch die schon vorhandenen Elementarteilchen. Entscheidend ist, dass die Bewegungsenergie erheblich größer ist als die Ruhemasse. Strahlung in diesem Sinne unterscheidet sich dynamisch in zweierlei Hinsicht von "kalter" Materie: a) Sie wirkt doppelt so stark gravitativ anziehend, die Expansion wird also stärker gebremst. b) Der ungeordnete Impuls, der den Druck der Strahlung ausmacht, wird mit der Expansion immer weniger. Ultrarelativistische Teilchen werden immer langsamer und deswegen strahlungsunähnlicher. Photonen werden immer energieärmer und verlieren an Boden gegenüber den Materieteilchen, denen wenigstens ihre Ruhemasse bleibt.
Deswegen kommt als nächstes die
3. Materiedominierte Phase (bis ~6 Mrd. Jahre)
w = 0
1+3w = 1
Normale Gravitation (Abbremsung), Entstehung des Mikrowellwnhintergrundes, von Sternen und Galaxien. Materie organisiert sich in Galaxien(super)haufen, diese selbst entfernen sich immer weiter voneinander. Dadurch sinkt die mittlere Materiedichte des Universums, und ein bis dahin unerkannter Verwandter des Inflaton-Feldes, die "Dunkle Energie", tritt auf den Plan:
4. Dunkle-Energie-dominierte Phase (bis ~Unendlich(?))
w = -1
1+3w = -2
Alles wieder wie am Anfang, nur bei sehr viel niedrigerer Dichte. Die Dunkle Energie verringert ihre Dichte wegen ihres negativen Drucks nicht, und wird deswegen immer wichtiger. Ab 6 Mrd. Jahren nach dem Urknall stellt sie 1/3 der gesamten Dichte des Universums. Seitdem wird die Expansion wieder beschleunigt. Die Galaxienhaufen trennen sich voneinander, und werden "bald" nichts mehr voneinander mitbekommen. Zwischen ihnen ist nichts außer Dunkler Energie, die die Expansion immer weiter beschleunigt. Alles wieder wie am Anfang, nur bei sehr viel geringerer Dichte. Ob Dunkle Energie auch mal zerfällt, kann man nicht sagen, diese ganzen Dinge sind ziemlich unverstanden.
. Mir geht es aber eher darum mein Verständnis um diese Supernova-Messungen zu vertiefen, so dass man dann vielleicht auch so paper wie