Темная энергия поляризует вакуум?
В течение последних 30 лет среди астрофизиков сложился консенсус: если вы не можете объяснить космическое явление или физический процесс, то все сваливайте на темную энергию или неизвестные частицы. Они все объясняют, включая источник возникновения той самой темной энергии.
Действительно, является ли показатель ТЭ постоянным? Ведь коэффициент Λ нужно задействовать в формулах, и плотность общей энергии - во всем пространстве - нужно оставить неизменной. Даже если она вызывает быстрое расширение пространства.
Это не означает другую истину: энергия локальна по своей природе.
Согласно современным представлениям, темная энергия имеет очень большое отрицательное давление. Как на примере с водородом. Большое облако (после взрыва сверхновой) сжимается под действием собственной гравитации. Это означает потерю потенциальной энергии. Но гравитация работает, ускоряя газ к центру облака.
В конце концов, атомы и молекулы сталкиваются, избыточная кинетическая энергия превращается в тепловую. Облако нагревается. Если оно достаточно большое и плотное, то нагревается настолько, что запускает термоядерный синтез - рождается новая звезда.
В этом случае гравитация, выполняя свою работу, работает против газового давления.
Теперь смоделируем другую ситуацию: физическая среда имеет большое отрицательное давление. В таком случае мы увидим следующее.
Во-первых, большое отрицательное давление в теории относительности может привести к отталкивающей гравитации. В таком случае ньютоновская версия уравнения Пуассона, ∇2U=4πGρ, где U - гравитационный потенциал, а ρ - плотность, заменяется на ∇2U=4πG(ρ+3p/c2), где p - давление.
Для темной энергии p/c2=-ρ, поэтому правая часть становится -8πGρ, меняя знак.
Во-вторых, вещество туманности как бы запускает отталкивающую гравитацию, заставляя себя к расширению. Наличие же темной энергии способствует ускорению расширения. Ну, то есть делает такой сценарий “рабочим”, сводя воедино математику гипотетического процесса.
Проблема в том, что гравитация не нагревает материю. А следовательно… превращается в новую темную энергию. В результате плотность ТЕ остается постоянной при расширении космоса.
Фактическая формула, которая показывает, как плотность “идеальной жидкости” меняется со временем, имеет вид ρ∝a-3(1+w), где a - это так называемый масштабный фактор, характеризующий “размер” Вселенной, а w=p/c2ρ известно как “уравнение состояния”.
Для темной энергии w=-1 и, следовательно, ρ остается постоянной. Хотя обычное вещество с незначительным давлением w=0 предлагает ρ, равное обратному кубу шкалы длины. Если не привлечено большое давление, которое нарушает “энергетический покой”.