29 februari 2020

De zes parameters van het kosmologische Lambda CDM model

Credit afbeelding: Coldcreation • CC BY-SA 3.0.

Het Lambda CDM model van het heelal, ook wel het kosmologische concordantie model genoemd, is momenteel het meest geaccepteerde model om de evolutie van het heelal sinds de oerknal te beschrijven. Het model gaat er van uit dat het heelal een mix van ingrediënten kent:

  • Gewone materie (baryonen)
  • Donkere materie (Cold Dark Matter, CDM – koud wil zeggen langzaam bewegend)
  • Donkere Energie (Lambda)
De kosmologische parameters
Het Lambda CDM model is een set van vergelijken, die met zes zogeheten kosmologische parameters beschreven kunnen worden – zie de lijst hieronder. Vreemd genoeg is de Hubble constante, waar afgelopen jaren in talrijke discussies over de snelheid waarmee het heelal uitdijt (de Hubble spanning), niet één van die parameters. Het is een afgeleide parameter, die volgt uit de zes kosmologische parameters.

  • Fysieke baryon dichtheid parameter Ωbh2. Dit is de “baryon dichtheid parameter” Ωb vermenigvuldigd met de kwadraat van de ‘gereduceerde’ constante van Hubble h = H0 / (100 km s-1 Mpc-1)*
  • Fysieke donkere materie dichtheid parameter Ωch2. Dit is de “donkere materie dichtheid parameter” Ωc vermenigvuldigd met de kwadraat van de ‘gereduceerde’ constante van Hubble h = H0 / (100 km s-1 Mpc-1)
  • Leeftijd van het heelal t0
  • Scalar spectraal index ns. Deze index beschrijft hoe in het vroege heelal de fluctuaties in de dichtheid variëren met de schaal. Bij ns=1 is er sprake van schaalinvariante fluctuaties. Eigenlijk kijkt men met deze parameter hoe glad (Engels ‘smooth’) de materie in het heelal is.
  • Kromming fluctuatie amplitude Δ2R. Deze parameter kijkt hoe vlak (Engels: ‘flat’) de ruimte in het heelal is.
  • Reïonisatie optische diepte τ. Bij deze parameter kijken ze hoeveel van het licht van de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engels: ‘CMB’) tussen het moment dat dat licht vrijkomt (na de ‘recombinatie’ van elektronen en atoomkernen, daarmee neutraal gas vormend) en de reïonisatie (als elektronen en atoomkernen onder invloed van UV-straling van de allereerste sterren weer uit elkaar gaan) wordt geabsorbeerd of verstrooid.

*Die h=100/H0 vinden sterrenkundigen makkelijker te hanteren dan H0 zelf, de Hubble constante.

Credit: Planck Collaboration

Hieronder de meest recente gemeten waarden van de zes kosmologische parameters, aangevuld met de waarden van de gefixeerde, vaste parameters en de afgeleide parameters (hierboven de laatste schattingen voor de zes parameters in grafiekvorm) – nee, even alleen in het Engels, geen zin het allemaal door Google Translate te gooien.

 DescriptionSymbolValue
Independent parametersPhysical baryon density parameterΩb h20.02230±0.00014
Physical dark matter density parameterΩc h20.1188±0.0010
Age of the universet013.799±0.021  × 109  years
Scalar spectral indexns0.9667±0.0040
Curvature fluctuation amplitude k0  = 0.002 Mpc−1Δ2R2.441+0.088−0.092×10−9
Reionization optical depthτ0.066±0.012
Fixed parametersTotal density parameterΩtot1
Equation of state of dark energyw−1
Tensor/scalar ratior0
Running of spectral indexdns/d ln k0
Sum of three neutrino massesΣmv0.06  eV/ c
Effective number of relativistic degrees of freedomNeff3.046
Calculated valuesHubble constantH067.74±0.46 km s−1 Mpc−1
Baryon density parameterΩb0.0486±0.0010
Dark matter density parameterΩc0.2589±0.0057
Matter density parameterΩm0.3089±0.0062
Dark energy density parameter ΩΛ0.6911±0.0062
Critical densityρcrit(8.62±0.12)×10−27   kg/m3
The present root-mean-square matter fluctuation averaged over a sphere of radius 8 h – 1  Mpcσ80.8159±0.0086
Redshift at decouplingz1089.90±0.23
Age at decouplingt377700±3200 years
Redshift of reionization (with uniform prior)zre8.5+1.0-1.1

Bron voor tabel: Planck. Bron voor blog: Wikipedia.

Comments

  1. De letters CDM is een moeilijke volgorde op te typen.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: