A sötét energia az egyik legrejtélyesebb és legismeretlenebb jelenség a kozmológia területén.. Annak ellenére, hogy az univerzum energiatartalmának körülbelül 70%-át teszi ki, pontos természete továbbra is rejtély marad.
Ebben a cikkben lehetőséged nyílik arra, hogy alaposan megvizsgáld a sötét energia fogalmát, felfedezésének történetét, az elméleteket, amelyek megpróbálják megmagyarázni, és azokat a kihívásokat, amelyekkel a tudósok szembesülnek e kozmikus rejtély megértése során. Ezt a meghívást nem hagyhatja ki, nézze meg, mi az Sötét energia: az Univerzum tágulásának rejtélye.
Mi a sötét energia?
A sötét energia fogalma az elméleti fizikában és a kozmológiában, amelyet leírására használnak az energia olyan formája, amely a világűrben jelen lévőnek tűnik, és részt vesz a világegyetem gyorsuló tágulásában.
A kozmikus tér 70%-át elfoglalja és pontos természete máig ismeretlen. Csak azt tudjuk, hogy létezik és hogyan viselkedik, és ezt kozmológiai megfigyelések bizonyítják, amelyekből olyan elméleti modelleket fogalmaztak meg, amelyek megmagyarázzák, hogy ez a titokzatos energiaforma hogyan befolyásolja a kozmikus szerveződést.
Hogyan viselkedik a Sötét Energia az Univerzumban?
A csillagászati megfigyelések arra utalnak felelős a világegyetem tágulásának felgyorsulásáért mivel körülbelül 6,145 millió évvel ezelőtt taszító gravitációs erőként működött.
Az Albert Einstein által megfogalmazott általános relativitáselmélet keretei között a sötét energia további energia- és tömegforrásnak tekinthető, amely hozzájárul a téridő görbületéhez. Ily módon a sötét energia lehet a kozmológiai állandó, egy formája vákuum energia amely időben és térben állandó marad.
Más elméletek viszont azt sugallják, hogy a sötét energia dinamikus energiamezőkkel hozható kapcsolatba, mint a kvintesszencia mező vagy kvintesszencia, amely idővel változhat és folyadékszerű tulajdonságokkal rendelkezik.
Amint látjuk, az elméleti modellek változatosak, és mindegyik más megközelítésre mutat rá, hogy megkísérelje megmagyarázni ennek a furcsa energiaformának a természetét és az univerzumban való viselkedését. Később elmélyülünk az elméleti modellekben, amelyek eddig megpróbálták megmagyarázni, mi is az a sötét energia.
A sötét energia és a sötét anyag nem ugyanaz
Fontos, hogy ne keverjük össze a sötét energiát a sötét anyaggal, ezek két nagyon különböző fogalom a kozmológiától, és bár mindkettő a világegyetem összetételének nagy részét alkotja, más-más szerepet töltenek be.
- A sötét anyag az anyag egy formája, és ezért egy kézzelfogható tömeg, amely mint olyan erős gravitációs hatást fejt ki az univerzum látható anyagára.
- A sötét energia ezzel szemben az energia hipotetikus vagy elméleti formája. amelynek létezése pusztán következtetés abból a hatásból, amelyet az univerzum felgyorsult tágulására gyakorol, ami egy ismeretlen természetű titokzatos erőt eredményez. A sötét energia nem kezelhető hagyományos energiaformaként, ezért nehezebben érthető fogalom, mint a sötét anyag.
Összefoglalva, a sötét anyag az anyag egy formája, míg a sötét energia olyan mezőhöz kapcsolódik, amely az egész teret elfoglalja, és bőségesebb, mint a sötét anyag.
Hogyan fedezték fel a sötét energiát?
A következő néhány sorban rövid körutat teszünk az elméleti fizika történetében, amely a sötét energia felfedezéséhez vezetett. Kezdünk:
Einstein kozmológiai állandója
Maga Einstein szerint a kozmológiai állandó "volt a legnagyobb hibája". A tudomány azonban a „hibák felhalmozódására” épül, és ez lehetővé teszi a fejlődését. Talán ez a "hiba" az univerzum mélyebb ismeretéhez való közelítés volt.
Albert Einstein a kozmológiai állandót javasolta gravitációs téregyenletének stabil megoldására. egy álló állapotban lévő univerzumra mutatna.
Edwin Hubble megfigyelései azonban azt mutatták, hogy az univerzum tágul., és ott hivatkozott Einstein a kozmológiai állandóra, mint "legnagyobb hibájára". A fizika története ebben a pillanatban az univerzum tágulásának okának, a sötét energiának a felfedezésének előjátéka volt.
Az Univerzum tágulásának gyorsulása
A távoli szupernóvák felfedezése két csillagászcsapat által 1998-ban mérföldkövet jelentett a kozmológia történetében, és arra késztette a tudósokat, hogy megfogalmazzák „a kirakós darabot”, amely megmagyarázza a világegyetem gyorsuló tágulását: a sötét energiát javasolták ennek a gyorsulásnak az okaként.
A sötét energia elméletei és magyarázó modelljei
A kozmológiai állandó és a vákuum energiája
A sötét energia magyarázatára az egyik legelfogadottabb elmélet az, hogy magával a téridő vákuum energiájával van kapcsolatban.
Einstein kozmológiai állandója a vákuumenergia megnyilvánulásaként értelmezhető., ami visszataszító hatással van az univerzum tágulására. Így a relativitáselmélet szerint a sötét energia befolyásolná azt a "tér-idő szövetet", amely támogatja az univerzumot, meggörbítve azt és tágulását.
Kvintesszencia és skalármezők
Egy másik elmélet azt sugallja, hogy a sötét energia egy formája lehet "kvintesszencia", olyan anyagtípus, amelynek energiasűrűsége időben és térben változhat.
Ez a kvintesszencia a skaláris mezőkkel kapcsolatos, amelyeknek az energiasűrűséghez való hozzájárulása az idő múlásával lassan változhat.
A kozmológiai megfigyelések a Sötét Energia létezését mutatják
Ia típusú szupernóva
A sötét energia első közvetlen bizonyítéka az univerzum tágulási sebességének felgyorsulásának megfigyeléseiből származott az Ia típusú szupernóvák tanulmányozásával. Ezek a fényesen haldokló csillagok engedélyezett csillagászok számítsa ki a gazdagalaxisaik távolságát és határozza meg, milyen gyorsan távolodtak el tőlünk.
A kozmikus háttérsugárzás
A sötét energia létezésére vonatkozó további bizonyítékokat a megfigyelés útján szerezték be a kozmikus háttérsugárzás, amely az Ősrobbanás hővisszhangja. A sugárzás hőmérséklet-ingadozásainak pontos mérése lehetővé tette a tudósok számára, hogy nagy pontossággal megbecsüljék a sötét energia mennyiségét az univerzumban.
Aktuális sötétenergia-kutatási projektek
Dark Energy Survey (DES)
A Dark Energy Survey egy csillagászati megfigyelési projekt, amelynek célja a sötét energia jobb megértése a a galaxisok eloszlásának és az univerzum tágulásának mérése. Ez a projekt a chilei Cerro Tololo Amerika-közi Obszervatórium Victor M. Blanco teleszkópját használja a megfigyelések elvégzésére.
Nancy Grace római űrtávcső
A következő évtizedben induló Nancy Grace római űrteleszkóp célja, hogy tanulmányozza a sötét energiát, és mélyebb betekintést nyújtson annak természetébe. Ezt az űrtávcsövet teljesítményre tervezték a világegyetem kozmikus időben történő tágulásának pontos mérése.
Néhány alternatív magyarázat a sötét energiára
Az általános relativitáselmélet módosításai
A sötét energia magyarázatának egyik lehetősége az, hogy Einstein általános relativitáselmélete nem alkalmazható kozmológiai skálákra, és módosítani kell. Mindeddig azonban az általános relativitáselmélet módosítására tett kísérlet sem tudta megszüntetni a sötét energiát más megfigyelések megsértése nélkül.
Sötét anyag effektusok
Egy másik alternatív magyarázat lehet, hogy a sötét energia a a sötét anyag gravitációval és a vákuum energiájával való kölcsönhatásának másodlagos hatása kozmikus léptékeken. Bár ez az ötlet érdekes, még mindig nincs végleges bizonyíték a hipotézis alátámasztására.
Az Univerzum jövője
Egy folyton táguló univerzum
Ha valamiben biztosak vagyunk, az az, hogy az univerzum egyre gyorsabban tágul, és ez annak köszönhető, hogy "amit" a tudósok sötét energiának neveztek.
A sötét energia jelenléte tehát azt sugallja, hogy az univerzum az elkövetkező időkben tovább fog tágulni, és úgy tűnik, semmi sem állíthatja meg a gyorsulását. Tehát a távoli jövőben, szinte az összes galaxis eltűnik a szemünk elől, egyedül hagyva minket az egyre üresebb és sötétebb univerzumban. Finoman szólva is zavaró, nem tudjuk, hogy az emberi faj túléli-e, hogy láthassa.
Hideg és sötét sors?
Ha a sötét energia továbbra is uralja az univerzum tágulását, lehetséges, hogy végül eléri az ún. "hőhalál", amelyben az összes csillag elfogy, és nem lesz elég energia új kozmikus struktúrák létrehozásához. Ebben a forgatókönyvben az univerzum egyre hidegebbé és sötétebbé válna.
befejezésül
A sötét energia a modern kozmológia egyik legnagyobb titka. Felfedezése arra késztette a tudósokat, hogy új elméleteket és magyarázatokat keressenek erre a rejtélyre.
Bár még nem teljesen érthető, a sötét energia jobb megértése továbbra is prioritást élvez a csillagászati kutatásokban. Olyan projektekkel, mint a Dark Energy Survey és a Nancy Grace római űrteleszkóp, A tudósok azt remélik, hogy megfejtik a sötét energia titkát, és végül felfedik az univerzum valódi természetét, amelyben élünk.
Mit gondolsz? Az univerzum sorsa és viselkedése elsöprő, és mindez ennek köszönhető la Sötét energia: az Univerzum tágulásának rejtélye.