暗能量区域在天文学中是一个非常灰色的区域，因为它是所有方程式中的自由参数，但是尚不清楚这到底是什么。

我们将从弗里德曼方程开始，

$$ \ left(\ frac {\ dot {a}} {a} \ right)^ 2 = \ frac {8 \ pi G} {3} \ rho-\ frac {k \ ast c ^ 2} {a ^ 2} $$

大多数关于宇宙学的基础书籍都以描述这一事件中的暗能量为起点，在哈勃观测之前，宇宙是封闭且静止的。

现在，要使Universe在右侧为静态，则两个术语都应匹配且应为零，但是如果第一个术语大于第二个术语，则Universe将不是静态的，因此爱因斯坦将free参数删除了∧进入场方程以使宇宙成为静态，因此他认为，无论第一项与第二项相比，只要方程中还有一个分量，就总是可以得到一个静态宇宙，这可以补偿分布-匹配这两个词。

$$ \ left(\ frac {\ dot {a}} {a} \ right)^ 2 = \ frac {8 \ pi G} {3} \ rho-\ frac {k \ ast c ^ 2} {a ^ 2} + \ frac {\ wedge} {3} $$

$$ \ left(\ frac {\ ddot {a}} {a} \ right)=-\ frac {4 \ pi G} {3} \ left(\ rho + \ frac {3P} {c ^ 2} \右)+ \ frac {\ wedge} {3} $$

其中$ P = \ rho \ ast c ^ 2/3 $和$ \ wedge = \ rho \ ast c ^ 2 $是宇宙学参数。 (负号仅是由于吸引力)

在上面的方程式(加速度方程式)中-

• $ 3P / c ^ 2 $是由于辐射引起的负压，

• $ -4 \ pi G / 3 $是由于引力引起的吸引力，并且

• $ \ wedge / 3 $做出正贡献。

第三项充当排斥力，因为等式的另一部分具有吸引力。

该方程的物理意义是˙a= 0，因为没有任何证据表明宇宙在膨胀。如果这两个术语彼此不匹配怎么办，那么最好添加一个组件，并且根据偏移量，我们总是可以更改free参数的值。

那时没有关于这种宇宙学参数的物理解释，这就是为什么在1920年代发现膨胀宇宙的解释时，爱因斯坦立即不得不将这一常数排除在外的原因。

这个宇宙常数的解释仍然在使用，因为它解释了宇宙的另一种形式，但是这个宇宙常数的定义，解释的方式随着时间而变化。

现在，由于许多原因，这个宇宙学常数的概念被带回了宇宙学。原因之一是，我们观察到了宇宙不同部分(重子，暗物质，辐射)的能量密度，因此我们知道此参数是什么。使用宇宙微波背景的独立观测表明，k = 0。

$$ CMB，k = 0 \：\ rho = \ rho_c = \ frac {3H_0 ^ 2} {8 \ pi G} \大约10 \：氢\：原子.m ^ {-3} $$

对于k为0，$ \ rho $应该等于$ \ rho_c $，但是我们所知，如果将其相加，则不会给出0，这意味着还有其他分量表明它远小于$ \ rho_c $。

$$ \ rho = \ rho_b + \ rho_ {DM} + \ rho_ {rad} << \ rho_c $$

暗能量的另一个证据来自1型超新星观测，该观测是在白矮星吸积物质并超过Chandrashekhar极限时发生的，该极限是非常精确的极限(≈1.4M)。现在，每次发生1型超新星爆炸时，我们都具有相同的质量，这意味着系统的总结合能相同，并且可见光量也相同。

当然，超新星的光会先增加然后再变暗，但是如果您测量峰值亮度，它将始终是相同的，这使其成为标准的候选者。因此，我们使用1型超新星来测量宇宙的宇宙学组成，天文学家发现，具有高红移的超新星比具有低红移的超新星微弱30％-40％，这可以解释是否存在任何非红移超新星。 -Zero∧项。

在宇宙学模型中， DE(暗能量)被视为流体，这意味着我们可以为其编写状态方程。状态方程是将物质的两种不同状态的变量(如压力，密度，温度和体积)联系起来的方程。

从维度上看，

$$ \ frac {8 \ pi G} {3} \ rho = \ frac {\ wedge} {3} $$

$$ \ rho_ \ wedge = \ frac {\ wedge} {8 \ pi G} $$

DE的能量密度

$$ \ epsilon_ \ wedge = \ rho_ \ wedge \ ast c ^ 2 = \ frac {\ wedge c ^ 2} {8 \ pi G} $$

暗能量密度参数

$$ \ Omega_ \ wedge = \ frac {\ rho_ \ wedge} {\ rho_c} $$

$ \ Omega_ \ wedge $是暗能量的临界密度。

$$ \ rho = \ rho_b + \ rho_ {DM} + \ rho_ \ wedge $$

关于暗能量的理论有很多，它们排斥了宇宙并使宇宙膨胀。一种假设是，这种暗能量可能是真空能量密度。假设空间本身正在处理一些能量，当您计算空间单位体积内的重子物质，暗物质和辐射量时，您也在计算与该空间相关的能量，但尚不清楚暗能量实际上是真空能量密度。

我们知道暗物质和辐射的密度和比例因子之间的关系是，

$$ \ rho_m \ propto \ frac {1} {a ^ 3} $$

$$ \ rho_m \ propto \ frac {1} {a ^ 4} $$

我们有密度v / s比例因子图。在同一图中，我们可以看到$ \ rho_ \ wedge $是一个常数，随着宇宙的扩展而不依赖于比例因子。

下图显示了密度和比例因子之间的关系。

在同一张图中， “ρ” v / s“ a” (与时间相关的比例因子)将暗能量建模为常数。因此，无论我们在当前宇宙中测量的暗能量如何，它都是一个常数。

要记住的要点

• 使用宇宙微波背景的独立观测表明，k = 0。

• $ \ rho_ \ wedge $是随宇宙扩展的常数，不依赖于比例因子。

• 重力也随着时间而变化，这被称为修正牛顿动力学。