Tamna energija jedan je od najzagonetnijih i najnepoznatijih fenomena u području kozmologije.. Unatoč činjenici da predstavlja približno 70% energetskog sadržaja svemira, njegova točna priroda ostaje misterij.
U ovom članku imat ćete priliku detaljno istražiti koncept tamne energije, povijest njezina otkrića, teorije koje je pokušavaju objasniti i izazove s kojima se znanstvenici suočavaju u svojoj potrazi za razumijevanjem ove kozmičke enigme. Ovu pozivnicu ne možete propustiti, saznajte o čemu se radi Tamna energija: misterij širenja svemira.
Što je tamna energija?
Tamna energija je koncept u teorijskoj fizici i kozmologiji koji se koristi za opisivanje oblik energije koji se čini prisutan u cijelom svemiru i uključen je u ubrzano širenje svemira.
Zauzima 70% kozmičkog prostora i njegova točna priroda još uvijek nije poznata. Znamo samo da postoji i kako se ponaša, a to pokazuju kozmološka promatranja iz kojih su formulirani teorijski modeli koji objašnjavaju kako taj misteriozni oblik energije utječe na kozmičku organizaciju.
Kako se tamna energija ponaša u svemiru?
Astronomska promatranja sugeriraju da odgovoran je za ubrzanje širenja svemira od prije otprilike 6,145 milijuna godina djelujući kao odbojna gravitacijska sila.
Iz okvira opće teorije relativnosti, koju je formulirao Albert Einstein, tamna energija se može smatrati dodatnim izvorom energije i mase koji doprinosi zakrivljenosti prostor-vremena. Na taj način tamna energija mogao biti a kozmološka konstanta, oblik od energija vakuuma koji ostaje postojan u vremenu i prostoru.
Druge teorije, s druge strane, predlažu tu tamnu energiju mogao biti povezan s dinamičkim energetskim poljima, kao što je polje kvintesencije ili kvintesencija, koji se može mijenjati tijekom vremena i imati svojstva slična tekućini.
Kao što vidimo, teorijski modeli su različiti i svaki od njih ukazuje na drugačiji pristup u pokušaju da se objasni priroda ovog neobičnog oblika energije i kako se ponaša u svemiru. Kasnije ćemo se pozabaviti teorijskim modelima koji do sada pokušavaju objasniti što je tamna energija.
Tamna energija i tamna materija nisu isto
Važno je ne brkati tamnu energiju s tamnom materijom, to su dva vrlo različita koncepta od kozmologije, i iako oba čine većinu sastava svemira, imaju različite uloge.
- Tamna materija je oblik materije, dakle, opipljiva masa, koja kao takva vrši jak gravitacijski utjecaj na vidljivu materiju svemira.
- Tamna energija je, s druge strane, hipotetski ili teoretizirani oblik energije. čije je postojanje puki zaključak iz učinka koji ima na ubrzano širenje svemira, što rezultira tajanstvenom silom nepoznate prirode. Tamna energija se ne može tretirati kao konvencionalni oblik energije i stoga je teže razumjeti koncept od tamne materije.
Zaključno, tamna tvar je oblik materije, dok je tamna energija povezana s poljem koje zauzima cijeli prostor i ima ga više od tamne tvari.
Kako je otkrivena tamna energija?
U sljedećih nekoliko redaka uputit ćemo se ukratko kroz povijest teorijske fizike koja je dovela do otkrića tamne energije. Počinjemo:
Einsteinova kozmološka konstanta
Prema samom Einsteinu, kozmološka konstanta "bila je njegova najveća pogreška". No, znanost se gradi "nagomilavanjem grešaka" i to joj omogućuje napredak. Možda je ta "pogreška" bila aproksimacija dubljeg poznavanja svemira.
Albert Einstein predložio je kozmološku konstantu kako bi dobio stabilno rješenje svoje jednadžbe gravitacijskog polja, koja dovela bi do ukazivanja na svemir koji je u stacionarnom stanju.
Međutim, opažanja Edwina Hubblea pokazala su da se svemir širi., i tamo je Einstein kozmološku konstantu nazvao "svojom najvećom pogreškom". Povijest fizike je u ovom trenutku bila u uvodu u otkriće uzroka širenja svemira: tamne energije.
Ubrzanje širenja svemira
Otkriće udaljenih supernova od strane dva tima astronoma 1998. označilo je prekretnicu u povijesti kozmologije, navodeći znanstvenike da formuliraju "djelić koji bi odgovarao slagalici" koji bi objasnio ubrzano širenje svemira: tamna energija je predložena kao uzrok tog ubrzanja.
Teorije i eksplanatorni modeli tamne energije
Kozmološka konstanta i energija vakuuma
Jedna od najprihvaćenijih teorija za objašnjenje tamne energije je da je ona povezana s energijom samog vakuuma prostor-vremena.
Einsteinova kozmološka konstanta može se tumačiti kao manifestacija energije vakuuma., koji djeluje odbojno na širenje svemira. Prema tome, prema teoriji relativnosti, tamna energija bi utjecala na tu "prostorno-vremensku tkaninu" koja podupire svemir, zakrivljujući ga i uzrokujući njegovo širenje.
Kvintesencija i skalarna polja
Druga teorija sugerira da bi tamna energija mogla biti oblik "kvintesencija", vrsta materije čija gustoća energije može varirati u vremenu i prostoru.
Ova bi kvintesencija bila povezana sa skalarnim poljima, čiji bi se doprinosi gustoći energije mogli polagano mijenjati tijekom vremena.
Kozmološka promatranja pokazuju postojanje tamne energije
Supernova tipa Ia
Prvi izravan dokaz tamne energije došao je iz opažanja ubrzanja brzine širenja svemira proučavanjem supernova tipa Ia. Ove sjajne umiruće zvijezde dopustio astronomima izračunati udaljenosti do galaksija domaćina i odrediti koliko su se brzo udaljavali od nas.
Kozmičko pozadinsko zračenje
Drugi dokazi za postojanje tamne energije dobiveni su promatranjem kozmičko pozadinsko zračenje, koje je termalni odjek Velikog praska. Precizna mjerenja temperaturnih fluktuacija u ovom zračenju omogućila su znanstvenicima da s velikom preciznošću procijene količinu tamne energije u svemiru.
Aktualni projekti za istraživanje tamne energije
Istraživanje tamne energije (DES)
Dark Energy Survey je astronomski promatrački projekt koji nastoji steći bolje razumijevanje tamne energije kroz mjerenje distribucije galaksija i širenja svemira. Ovaj projekt koristi teleskop Victor M. Blanco na Međuameričkom opservatoriju Cerro Tololo u Čileu za izvođenje svojih promatranja.
Rimski svemirski teleskop Nancy Grace
Rimski svemirski teleskop Nancy Grace, koji bi trebao biti lansiran u sljedećem desetljeću, ima za cilj proučavanje tamne energije i pružanje dubljeg uvida u njenu prirodu. Ovaj svemirski teleskop dizajniran je za izvođenje precizna mjerenja širenja svemira tijekom kozmičkog vremena.
Neka alternativna objašnjenja tamne energije
Modifikacije Opće teorije relativnosti
Jedna od mogućnosti za objašnjenje tamne energije je da Einsteinova opća teorija relativnosti nije primjenjiva na kozmološka mjerila i mora se modificirati. Međutim, do sada, nikakav pokušaj modificiranja opće relativnosti nije uspio eliminirati tamnu energiju bez kršenja drugih opažanja.
Učinci tamne tvari
Drugo alternativno objašnjenje moglo bi biti da je tamna energija a sekundarni učinak interakcije tamne tvari s gravitacijom i energijom vakuuma u kozmičkim razmjerima. Iako je ova ideja zanimljiva, još uvijek nema definitivnih dokaza koji bi poduprli ovu hipotezu.
Budućnost svemira
Svemir koji se neprestano širi
Ako postoji jedna stvar u koju smo sigurni, to je da se svemir širi sve većom brzinom i to zbog "onog" što su znanstvenici nazvali tamna energija.
Prisutnost tamne energije, dakle, implicira da će se svemir nastaviti širiti u vremenima koja dolaze, čini se da nema ničega što bi zaustavilo njegovo ubrzanje. Dakle, u dalekoj budućnosti, gotovo će sve galaksije nestati iz našeg vidokruga, ostavljajući nas same u sve praznijem i mračnijem svemiru. U najmanju ruku uznemirujuće, ne znamo hoće li ljudska vrsta preživjeti da to vidi.
Hladna i mračna sudbina?
Ako tamna energija nastavi dominirati širenjem svemira, moguće je da će na kraju doći do stanja tzv. "toplotna smrt", u kojem će sve zvijezde biti potrošene i neće biti dovoljno energije za stvaranje novih kozmičkih struktura. U ovom scenariju, svemir bi postajao sve hladniji i mračniji.
En Zaključak
Tamna energija jedna je od najvećih misterija moderne kozmologije. Njegovo otkriće navelo je znanstvenike na potragu za novim teorijama i objašnjenjima ove enigme.
Iako još nije u potpunosti shvaćena, potraga za boljim razumijevanjem tamne energije i dalje je prioritet u astronomskim istraživanjima. S projektima kao što su Dark Energy Survey i rimski svemirski teleskop Nancy Grace, Znanstvenici se nadaju da će razotkriti misterij tamne energije i konačno otkriti pravu prirodu svemira u kojem živimo.
Što misliš? Sudbina i ponašanje svemira su porazni, a sve zahvaljujući la Tamna energija: misterij širenja svemira.