Gęstość krytyczna (kosmologia)

Gęstość krytyczna – taka średnia gęstość materii nierelatywistycznej, jaką miałby Wszechświat o zerowej krzywiźnie i płaskiej geometrii przestrzeni (zawierający wyłącznie materię nierelatywistyczną – model Einsteina-de Sittera). Jej wartość liczbowa wynosi

${\rho }_{kr}=\frac{3H_0^2}{8\pi G}=1,88\cdot 10^{-26}{h}^2\mathrm{k}\mathrm{g}/{\mathrm{m}}^{\mathrm{3}},$

gdzie H₀ jest stałą Hubble’a, G jest newtonowską stałą grawitacji, zaś h = H₀/(100 km s⁻¹ Mpc⁻¹). Jeżeli więc za h przyjmie się 0,73 (dane z roku 2007), to gęstość krytyczna będzie wynosić ok. 10⁻²⁹ g/cm³. Odpowiada to średnio kilku atomom wodoru w każdym metrze sześciennym.

W modelach Friedmana z zerową stałą kosmologiczną, Wszechświat o gęstości mniejszej od krytycznej ma ujemną krzywiznę i geometrię hiperboliczną, Wszechświat o gęstości większej od krytycznej ma krzywiznę dodatnią i geometrię sferyczną.

W jednostkach gęstości krytycznej podaje się jedne z najważniejszych parametrów kosmologicznych – parametry gęstości różnych rodzajów materii i energii. Tak na przykład parametr gęstości materii nierelatywistycznej wynosi ${\mathrm{\Omega }}_m={\rho }_m/{\rho }_c\simeq 0,315$ (dane misji Planck).

Zobacz też

• kształt Wszechświata
• problem płaskości