De Sitterův prostoročas je v matematické fyzice n-rozměrná maximálně symetrická Lorentzovská varieta s konstantním kladným skalárním zakřivením. Lze jej chápat jako lorentzovskou analogii hyperkoule, v níž je Riemannova metrika nahrazena Lorentzovou metrikou.
V obecné teorii relativity představuje de Sitterův prostoročas maximálně symetrické vakuové řešení Einsteinových rovnic gravitačního pole s kladnou kosmologickou konstantou . Jde o jeden z nejjednodušších matematických modelů vesmíru popisujících prostoročas bez hmoty, avšak s nenulovou energií vakua. Používá se zejména v kosmologii jako aproximace vesmíru s urychleným rozpínáním.
De Sitterův prostoročas nezávisle objevili Willem de Sitter a Tullio Levi-Civita roku 1917.
Definice
De Sitterův prostoročas lze definovat jako podvarietu Minkowského prostoru o jednu dimenzi vyšší, vybavenou metrikou indukovanou z okolního prostoru.
Uvažujme Minkowského prostor se standardní metrikou
n-rozměrný de Sitterův prostoročas je pak definován jako hyperplocha zadaná rovnicí
kde je kladná konstanta s rozměrem délky.
Metrika indukovaná na této hyperploše je lorentzovská, nedegenerovaná a má signaturu odpovídající časoprostoru.
Topologicky je de Sitterův prostoročas ekvivalentní prostoru .
Vlastnosti
De Sitterův prostoročas je maximálně symetrický prostor, a proto má konstantní kladné zakřivení. Jeho grupou izometrií je ortogonální grupa , což odpovídá existenci nezávislých Killingových vektorových polí.
Ricciho tenzor je úměrný metrice
a skalární křivost je dána vztahem
Tomu odpovídá kosmologická konstanta
Ve čtyřrozměrném případě platí a .
Kosmologický význam
De Sitterův prostoročas má v moderní kosmologii zásadní význam jako jednoduchý model vesmíru s kladnou kosmologickou konstantou a zanedbatelnou hustotou hmoty.
Představuje asymptotické řešení popisující vesmír ovládaný energií vakua, v němž dochází k exponenciálnímu rozpínání vesmíru.
Používá se zejména při studiu kosmické inflace, kde dobře aproximuje rané období prudkého rozpínání vesmíru, a také jako model pozdního vývoje vesmíru při dominanci temné energie.
De Sitterův prostoročas hraje významnou roli také při studiu kosmologických horizontů a kvantových polí v zakřiveném prostoročasu.
Odkazy Reference
Související články anti-De Sitterův prostoročas Kosmologická konstanta Fridmanova–Lemaîtreova–Robertsonova–Walkerova metrika Kosmická inflace Einsteinovy rovnice gravitačního pole
Kategorie:Relativistická fyzika Kategorie:Kosmologie