Energia fantasma

L'energia fantasma (in lingua inglese: phantom energy) è un'ipotetica forma di energia oscura, caratterizzata da un valore del parametro dell'equazione di stato, w, minore di -1. Gli attuali modelli sembrano privilegiare un valore di w compreso tra -1 e -1/3, ma alcuni ricercatori hanno studiato anche il caso w<-1.

Aspetti teorici

Dato che il parametro "w" dell'equazione di stato assume un valore $w<-1$, l'energia fantasma possiede energia cinetica negativa e quindi comporta un'espansione dell'Universo a un tasso superiore a quello previsto dalla costante cosmologica, il che condurrebbe al cosiddetto Big Rip o Grande Strappo, che comporterebbe la lacerazione dell'attuale Universo.

L'esistenza di questa ipotetica forma di energia comporterebbe un'instabilità del vuoto con la creazione di particelle di massa negativa. Il concetto è perciò legato alle teorie emergenti di un fluido oscuro di massa negativa che viene continuamente creato, in cui la costante cosmologica può variare in funzione del tempo.

L'energia fantasma è stata proposta nel 2007 anche per un modello ciclico dell'Universo che inverte la sua espansione poco prima del rovinoso Big Rip per ripartire con la formazione di un nuovo Universo.

Aspetti matematici

L'energia oscura è usualmente descritta da un'equazione di stato, $w=p/\rho$; per spiegare le osservazioni, che indicano un'espansione accelerata dell'universo, deve essere $w<-1/3$.

I modelli più studiati di energia oscura hanno un valore di w variabile tra -1 e -1/3. Si noti che w potrebbe essere variabile nel tempo, ed essere quindi w(z), dove z è il redshift.

Il modello con $w=-1$ è il caso più semplice, detto di costante cosmologica. Tuttavia non è del tutto escluso che w possa valere anche meno di -1.

In questo caso $(w<-1)$, il modello viene chiamato phantom energy (energia fantasma).

L'equazione di Friedmann per a(t) diventa:

$H^{2}\equiv \left({\frac {\dot {a}}{a}}\right)^{2}=H_{0}^{2}\left[{\frac {\Omega _{m}}{a^{3}}}+(1+\Omega _{m})a^{-3(1+w)}\right]$

che porta, dato un valore di w, ad una stima del tempo mancante al Big Rip.