Тъмната енергия е едно от най-енигматичните и непознати явления в областта на космологията.. Въпреки факта, че представлява приблизително 70% от енергийното съдържание на Вселената, точната му природа остава загадка.
В тази статия ще имате възможност да проучите в дълбочина концепцията за тъмната енергия, историята на нейното откриване, теориите, които се опитват да я обяснят, и предизвикателствата, пред които са изправени учените в стремежа си да разберат тази космическа загадка. Не можете да пропуснете тази покана, разберете каква е тя Тъмна енергия: Мистерията на разширяването на Вселената.
Какво е тъмна енергия?
Тъмната енергия е концепция в теоретичната физика и космологията, която се използва за описание форма на енергия, която изглежда присъства в цялото пространство и участва в ускоряващото се разширяване на Вселената.
Заема 70% от космическото пространство и точната му природа все още не е известна. Ние знаем само, че съществува и как се държи, и това се демонстрира от космологични наблюдения, от които са формулирани теоретични модели, които обясняват как тази мистериозна форма на енергия влияе върху космическата организация.
Как се държи тъмната енергия във Вселената?
Астрономическите наблюдения сочат това е отговорен за ускоряването на разширяването на Вселената отпреди приблизително 6,145 милиона години, действайки като отблъскваща гравитационна сила.
От рамката на общата теория на относителността, формулирана от Алберт Айнщайн, тъмната енергия може да се разглежда като допълнителен източник на енергия и маса, който допринася за кривината на пространство-времето. По този начин тъмната енергия може да бъде а космологична константа, форма на вакуумна енергия който остава постоянен във времето и пространството.
Други теории, от друга страна, предлагат тази тъмна енергия може да се свърже с динамични енергийни полетаКато квинтесенция поле или квинтесенция, които могат да се променят с времето и имат подобни на течности свойства.
Както виждаме, теоретичните модели са разнообразни и всеки от тях сочи различен подход в опит да се обясни природата на тази странна форма на енергия и как се държи във Вселената. По-късно ще разгледаме теоретичните модели, които досега се опитват да обяснят какво е тъмна енергия.
Тъмната енергия и тъмната материя не са едно и също
Важно е да не се бърка тъмната енергия с тъмната материя, те са две много различни концепции от космологията и въпреки че и двете съставляват по-голямата част от състава на Вселената, те играят различни роли.
- Тъмната материя е форма на материя, и следователно, осезаема маса, която като такава упражнява силно гравитационно влияние върху видимата материя на Вселената.
- Тъмната енергия, от друга страна, е хипотетична или теоретизирана форма на енергия. чието съществуване е просто заключение от ефекта, който упражнява върху ускореното разширяване на Вселената, което води до мистериозна сила с неизвестна природа. Тъмната енергия не може да се третира като конвенционална форма на енергия и следователно е по-трудна за разбиране концепция от тъмната материя.
В заключение, тъмната материя е форма на материя, докато тъмната енергия е свързана с поле, което заема цялото пространство и е по-изобилно от тъмната материя.
Как е открита тъмната енергия?
В следващите няколко реда ще направим кратка разходка из историята на теоретичната физика, довела до откриването на тъмната енергия. Започваме:
Космологичната константа на Айнщайн
Според самия Айнщайн космологичната константа „е била най-голямата му грешка“. Науката обаче се гради чрез „натрупване на грешки“ и това позволява нейния прогрес. Може би тази „грешка“ е приближение към по-дълбоко познание за Вселената.
Алберт Айнщайн предложи космологичната константа, за да получи стабилно решение на своето уравнение на гравитационното поле, което би довело до насочване към вселена, която е в стационарно състояние.
Наблюденията на Едуин Хъбъл обаче показаха, че Вселената се разширява., и именно там Айнщайн посочи космологичната константа като „най-голямата си грешка“. Историята на физиката в този момент беше в прелюдията към откриването на причината за разширяването на Вселената: тъмната енергия.
Ускоряването на разширяването на Вселената
Откриването на далечни свръхнови от два екипа астрономи през 1998 г. бележи крайъгълен камък в историята на космологията, карайки учените да формулират „парчето, което би паснало на пъзела“, което би обяснило ускоряващото се разширяване на Вселената: тъмната енергия беше предложена като причина за това ускорение.
Теории и обяснителни модели на тъмната енергия
Космологичната константа и енергията на вакуума
Една от най-приетите теории за обяснение на тъмната енергия е, че тя е свързана с енергията на вакуума на самото пространство-време.
Космологичната константа на Айнщайн може да се тълкува като проява на вакуумна енергия., което има отблъскващ ефект върху разширяването на Вселената. По този начин, от теорията на относителността, тъмната енергия би повлияла на тази „пространствено-времева тъкан“, която поддържа Вселената, извивайки я и причинявайки нейното разширяване.
Квинтесенция и скаларни полета
Друга теория предполага, че тъмната енергия може да бъде форма на "квинтесенция", вид материя, чиято енергийна плътност може да варира във времето и пространството.
Тази квинтесенция би била свързана със скаларни полета, чийто принос към енергийната плътност може да се променя бавно с течение на времето.
Космологичните наблюдения показват съществуването на Тъмна енергия
Свръхнови тип Ia
Първите преки доказателства за тъмна енергия идват от наблюдения на ускоряването на скоростта на разширяване на Вселената чрез изучаване на свръхнови от тип Ia. Тези ярки умиращи звезди разрешени астрономи изчисляват разстоянията до техните галактики домакини и определи колко бързо са се отдалечавали от нас.
Космическо фоново лъчение
Други доказателства за съществуването на тъмна енергия са получени чрез наблюдение на космическата фонова радиация, която е топлинното ехо на Големия взрив. Прецизните измервания на температурните колебания в това лъчение позволиха на учените да оценят количеството тъмна енергия във Вселената с голяма точност.
Текущи проекти за изследване на тъмната енергия
Проучване на тъмната енергия (DES)
Проучването на тъмната енергия е проект за астрономически наблюдения, който се стреми да придобие по-добро разбиране на тъмната енергия чрез измерване на разпределението на галактиките и разширяването на Вселената. Този проект използва телескопа Victor M. Blanco в Междуамериканската обсерватория Cerro Tololo в Чили за извършване на своите наблюдения.
Римски космически телескоп Нанси Грейс
Римският космически телескоп Нанси Грейс, планиран за изстрелване през следващото десетилетие, има за цел да изучава тъмната енергия и да предостави по-задълбочен поглед върху нейната природа. Този космически телескоп е проектиран да изпълнява точни измервания на разширяването на Вселената през космическото време.
Някои алтернативни обяснения на тъмната енергия
Модификации на Общата теория на относителността
Една от възможностите за обяснение на тъмната енергия е, че общата теория на относителността на Айнщайн не е приложима в космологични мащаби и трябва да бъде модифицирана. Въпреки това, досега, нито един опит за модифициране на общата теория на относителността не е успял да елиминира тъмната енергия без да се нарушават други наблюдения.
Ефекти на тъмната материя
Друго алтернативно обяснение може да бъде, че тъмната енергия е a вторичен ефект от взаимодействието на тъмната материя с гравитацията и енергията на вакуума в космически мащаби. Въпреки че тази идея е интересна, все още няма категорични доказателства в подкрепа на тази хипотеза.
Бъдещето на Вселената
Постоянно разширяваща се вселена
Ако има нещо, в което сме сигурни, то е, че Вселената се разширява с нарастваща скорост и това се дължи на "това", което учените наричат тъмна енергия.
Наличието на тъмна енергия, следователно, предполага, че Вселената ще продължи да се разширява в идните времена, изглежда няма нищо, което да спре нейното ускорение. И така, в далечното бъдеще, почти всички галактики ще изчезнат от погледа ни, оставяйки ни сами във все по-празната и тъмна вселена. Най-малкото притеснително е, че не знаем дали човешкият вид ще оцелее, за да го види.
Студена и мрачна съдба?
Ако тъмната енергия продължи да доминира в разширяването на Вселената, е възможно тя в крайна сметка да достигне състояние, наречено "топлинна смърт", в който всички звезди ще бъдат изконсумирани и няма да има достатъчно енергия за създаване на нови космически структури. При този сценарий Вселената ще стане все по-студена и тъмна.
заключение
Тъмната енергия е една от най-големите мистерии на съвременната космология. Неговото откритие кара учените да търсят нови теории и обяснения за тази енигма.
Въпреки че все още не е напълно разбрано, търсенето на по-добро разбиране на тъмната енергия продължава да бъде приоритет в астрономическите изследвания. С проекти като Dark Energy Survey и Nancy Grace Roman Space Telescope, Учените се надяват да разкрият мистерията на тъмната енергия и в крайна сметка да разкрият истинската природа на Вселената, в която живеем.
Какво мислиш? Съдбата и поведението на Вселената са поразителни и всичко това благодарение на la Тъмна енергия: Мистерията на разширяването на Вселената.