フリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー計量











現代宇宙論

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フリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー計量(フリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカーけいりょう、Friedmann‐Lemaître‐Robertson-Walker metric、略称 FLRW計量)は、一般相対性理論のアインシュタイン方程式の厳密解の一つで、一様・等方な物質分布のもとで、膨張または収縮する宇宙モデルを表す。計量 (metric) とは、相対性理論に現れる不変な時空距離のこと。



概要


1920年代に アレクサンドル・フリードマン、ジョルジュ・ルメートル、ハワード・ロバートソン、アーサー・ウォーカーらによって独立に議論されていたものである。ロバートソン・ウォーカー計量 (RW metric) あるいはフリードマン・ロバートソン・ウォーカー計量 (FRW metric) とも引用・表記される。


FLRW計量は、膨張宇宙モデル(ビッグバン標準宇宙モデル)の第一近似として広く用いられる解である。計量は、



ds2=−c2dt2+a(t)2[dr21−kr2+r2dΩ2]{displaystyle ds^{2}=-c^{2}dt^{2}+a(t)^{2}left[{frac {dr^{2}}{1-kr^{2}}}+{r}^{2}d,Omega ^{2}right]}ds^2 = -c^2 dt^2+a(t)^2 left[ frac{dr^2}{1-kr^2}+{r}^2 d ,Omega^2 right]
ここで、2=dθ2+sin2θ2{displaystyle d,Omega ^{2}=dtheta ^{2}+sin ^{2}!theta ,dphi ^{2},}d,Omega^2 = dtheta^2+sin^2!theta , dphi^2 ,


と表され、a(t){displaystyle a(t)}a(t) は、スケール因子(膨張因子)と呼ばれる量で、時刻 t{displaystyle t}t での宇宙の大きさを相対的に示す量である。また、k{displaystyle k}k は、時空に仮定する曲率で、曲率の正・負・ゼロに対応して、k=+1,−1,0{displaystyle k{=}+1,,-1,,0}k {=} +1,, -1,, 0 の値を取る。


この計量を用いて、物質分布(エネルギー・運動量テンソル)に完全流体近似を行い、アインシュタイン方程式から導出される時空の運動方程式が、フリードマン方程式である。



関連項目




  • 一般相対性理論
    • アインシュタイン方程式



  • 宇宙論
    • フリードマン方程式


  • 宇宙論パラメータ

  • 宇宙の大規模構造





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