Открытой и замкнутой Вселенной

Критическая плотность. Модели

Расширение Вселенной протекает с замедлением. Если плотность достаточно велика, велико и замедление расширения. В результате расширение прекращается и сменяется сжатием. Аналогично тому, что ракета, разогнавшись до второй космической скорости, должна покинуть небесное тело. Скорость в 12 км/с достаточна, чтобы покинуть Землю. Для Юпитера – 61 км/с. Скорость, с которой галактика удаляется от центра V=H∙R.

Вторая космическая скорость для шара массы М

,

Выразим плотность .

При постоянной Хаббла Н=75 км/(с∙Mnc)

.

В зависимости от плотности вещества и соотношения с возможны различные модели кривизны пространства, вытекающие из теории относительности. Наличие кривизны пока нельзя считать доказанным, хотя оно является вероятным, если учитывать подтверждение других выводов релятивистской космологии. Косвенно можно определить по плотности или, если наблюдается отклонение от линейной зависимости кривой смещения от расстояния. На основе имеющихся данных о средней плотности нельзя сделать выбора между открытой (расширение безгранично) и замкнутой (расширение в дальнейшем должно смениться сжатием) моделями.

1. Если кривизна пространства Вселенной отрицательна () или равна 0, то пространство бесконечно простирается во все стороны, содержит бесконечное количество небесных тел, элементарных частиц и галактик. Такой мир называется открытым. Качественно его структура такая же, как и евклидова мира. Вселенная в этой модели расширяется, темп расширения вначале падает, затем стабилизируется.

2. Однако, если , кривизна положительна, а трехмерное пространство оказывается замкнутым и конечным, но столь же неограниченным, т. к. двигаясь по нему, нельзя достичь какой-либо границы. Вселенная расширяется, затем расширение останавливается и сменяется сжатием. Такая модель называется замкнутой.