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

$\rho _{kr}={\frac {3H_{0}^{2}}{8\pi G}}=1{,}88\cdot 10^{-26}\;h^{2}\;\mathrm {kg/m^{3}} ,$

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 $\Omega _{m}=\rho _{m}/\rho _{c}\simeq 0{,}315$ (dane misji Planck).

Zobacz też

• kształt Wszechświata
• problem płaskości