宇宙の加速膨張
現在までに宇宙の加速膨張は以下に述べる複数の独立な観測からその証拠が得られている。
フリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー計量を仮定するとき、スケール因子 a {\displaystyle a} に関する力学方程式はアインシュタイン方程式から得られる
a ̈ a = − 4 π G 3 c 2 ∑ a ( ρ a + 3 p a ) + Λ 3 {\displaystyle {\frac {\ddot {a}}{a}}=-{\frac {4\pi G}{3c^{2}}}\sum _{a}(\rho _{a}+3p_{a})+{\frac {\Lambda }{3}}}
である。ここで Λ {\displaystyle \Lambda } は宇宙定数、 ρ a {\displaystyle \rho _{a}} , p a {\displaystyle p_{a}} は成分 a {\displaystyle a} に関するエネルギー密度および圧力である。ここで宇宙定数がなく、すべての成分が
ρ a + 3 p a > 0 {\displaystyle \rho _{a}+3p_{a}>0}
を満足するならば a ̈ < 0 {\displaystyle {\ddot {a}}<0} となり減速膨張宇宙となる。それ故に宇宙の加速膨張は、アインシュタイン重力を仮定すると、正の宇宙定数が存在するか、不等式 ρ a + 3 p a > 0 {\displaystyle \rho _{a}+3p_{a}>0} を破る何らかのエキゾチックなエネルギー成分が存在しなければならないことを示している。両者の可能性を合わせて、このエネルギー成分はダークエネルギーと呼ばれる。