Equacions de Friedman

$$

\frac{\ddot{a}}{a}=-\frac{4 \pi}{3}(\rho+3 p)+\frac{\Lambda}{3} \\[2em] \left(\frac{\dot{a}}{a}\right)^2=\frac{8 \pi}{3} \rho+\frac{\Lambda}{3}-\frac{1}{K^2 a^2} \\[2em] \frac{d \rho}{d t}=-2(\rho+p) \frac{\dot{a}}{a}

$$

Ens cal una equació d’estat. Si suposem $\Lambda=0$ I $1/K^2=0$ tenim una equació d’estat del tipus $p=\omega\rho$, és a dir:

$$ \rho \sim a^{-3(1+\omega)}\qquad \qquad a \sim t^{2 / 3(1+\omega)} $$

Diferents formes de matèria i energia tenen diferents valors d’aquest tipus d’equació d’estat:

Nom ω Expansió Detalls
Radiació 1/3 Desaccelerada Radiació i matèria ultrarelativista
Gas de pols 0 Desaccelerada Matèria freda o en repòs
Quintessència -1/3 Accelerada Camps quàntics wonkys
Energia fosca -1 Accelerada Aquest és l’efecte que té tenir Λ > 0

Aquestes solucions les hem d’analitzar (mirar la seva validesa) en funció de l’etapa de l’univers.