Energia fantasma
L'energia fantasma (in lingua inglese: phantom energy) è un'ipotetica forma di energia oscura, caratterizzata da un valore del parametro dell'equazione di stato, w, minore di -1. Gli attuali modelli sembrano privilegiare un valore di w compreso tra -1 e -1/3, ma alcuni ricercatori hanno studiato anche il caso w<-1.
Aspetti teorici
[modifica | modifica wikitesto]Dato che il parametro "w" dell'equazione di stato assume un valore , l'energia fantasma possiede energia cinetica negativa e quindi comporta un'espansione dell'Universo a un tasso superiore a quello previsto dalla costante cosmologica, il che condurrebbe al cosiddetto Big Rip o Grande Strappo, che comporterebbe la lacerazione dell'attuale Universo.
L'esistenza di questa ipotetica forma di energia comporterebbe un'instabilità del vuoto con la creazione di particelle di massa negativa.[1] Il concetto è perciò legato alle teorie emergenti di un fluido oscuro di massa negativa che viene continuamente creato, in cui la costante cosmologica può variare in funzione del tempo.[2][3]
L'energia fantasma è stata proposta nel 2007 anche per un modello ciclico dell'Universo che inverte la sua espansione poco prima del rovinoso Big Rip per ripartire con la formazione di un nuovo Universo.[4]
Aspetti matematici
[modifica | modifica wikitesto]L'energia oscura è usualmente descritta da un'equazione di stato, ; per spiegare le osservazioni, che indicano un'espansione accelerata dell'universo, deve essere .
I modelli più studiati di energia oscura hanno un valore di w variabile tra -1 e -1/3. Si noti che w potrebbe essere variabile nel tempo, ed essere quindi w(z), dove z è il redshift.
Il modello con è il caso più semplice, detto di costante cosmologica. Tuttavia non è del tutto escluso che w possa valere anche meno di -1.
In questo caso , il modello viene chiamato phantom energy (energia fantasma).
L'equazione di Friedmann per a(t) diventa:
![{\displaystyle H^{2}\equiv \left({\frac {\dot {a}}{a}}\right)^{2}=H_{0}^{2}\left[{\frac {\Omega _{m}}{a^{3}}}+(1+\Omega _{m})a^{-3(1+w)}\right]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0354d6b5d737bf450f3b8cfee9d9204fc5081d89)
che porta, dato un valore di w, ad una stima del tempo mancante al Big Rip.
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ^ Sean Carroll, Vacuum stability, in Preposterous Universe Blog, 14 settembre 2004. URL consultato il 1º febbraio 2019.
- ^ J. S. Farnes, A Unifying Theory of Dark Energy and Dark Matter: Negative Masses and Matter Creation within a Modified ΛCDM Framework, in Astronomy and Astrophysics, vol. 620, 2018, pp. A92, Bibcode:2018A&A...620A..92F, DOI:10.1051/0004-6361/201832898, arXiv:1712.07962.
- ^ Jamie Farnes, Bizarre 'Dark Fluid' with Negative Mass Could Dominate the Universe, su space.com, 17 dicembre 2018.
- ^ Lauris Baum and Paul Frampton, Turnaround In Cyclic Cosmology, in Phys. Rev. Lett., vol. 98, n. 7, 2007, pp. 071301, Bibcode:2007PhRvL..98g1301B, DOI:10.1103/PhysRevLett.98.071301, PMID 17359014, arXiv:hep-th/0610213.
