暗黒エネルギーは、宇宙論の分野で最も謎めいて未知の現象の XNUMX つです。。 宇宙のエネルギー量の約 70% を占めているという事実にもかかわらず、その正確な性質は謎のままです。
この記事では、ダーク エネルギーの概念、その発見の歴史、それを説明しようとする理論、そしてこの宇宙の謎を理解しようとする科学者が直面する課題について詳しく調べる機会があります。 この招待状を見逃すことはできません、それが何であるかを調べてください ダークエネルギー：宇宙膨張の謎。
ダークエネルギーとは何ですか？
ダークエネルギーは、理論物理学と宇宙論の概念であり、暗黒エネルギーを説明するために使用されます。 宇宙全体に存在すると思われるエネルギーの一種で、宇宙の加速膨張に関与しています。
宇宙空間の70％を占めており、 その正確な性質はまだ不明です。 私たちが知っているのは、それが存在し、それがどのように動作するかだけであり、このことは宇宙論的な観察によって証明されており、この神秘的なエネルギー形態が宇宙の組織にどのような影響を与えるかを説明する理論モデルが定式化されています。
ダークエネルギーは宇宙でどのように振る舞うのでしょうか?
天体観測によると、 宇宙の膨張の加速に関与している 約 6,145 億 XNUMX 万年前から、斥力的な重力として作用しています。
アルバート・アインシュタインによって定式化された一般相対性理論の枠組みから、暗黒エネルギーは時空の湾曲に寄与する追加のエネルギー源と質量源と考えることができます。 このようにして、ダークエネルギーは、 することができます 宇宙定数、の形式 真空エネルギー それは時間と空間において一定のままです。
一方、他の理論は、暗黒エネルギーが 動的エネルギー場と関連している可能性があります、のように 真髄フィールドまたは真髄、時間の経過とともに変化し、流体のような特性を持つ可能性があります。
ご覧のとおり、理論モデルは多様であり、それぞれがこの奇妙な形のエネルギーの性質とそれが宇宙でどのように動作するかを説明するために異なるアプローチを示しています。 後で、ダークエネルギーとは何かを説明するためにこれまで試みられてきた理論モデルを詳しく掘り下げます。
ダークエネルギーとダークマターは同じではありません
暗黒エネルギーと暗黒物質を混同しないことが重要です。これらは宇宙論とは大きく異なる XNUMX つの概念であり、どちらも宇宙の構成の大部分を占めていますが、異なる役割を果たします。
- ダークマターは物質の一種です、したがって、有形の質量であり、それ自体が宇宙の目に見える物質に強い重力の影響を及ぼします。
- 一方、ダークエネルギーは、仮説または理論化されたエネルギーの形態です。 その存在は、それが宇宙の加速膨張に及ぼす影響からの単なる推論であり、その結果、未知の性質の神秘的な力が生じます。 ダークエネルギーは従来のエネルギー形態として扱うことができないため、ダークマターよりも理解するのが難しい概念です。
結論として、暗黒物質は物質の一種ですが、暗黒エネルギーは宇宙全体を占め、暗黒物質よりも豊富な場に関連付けられています。
ダークエネルギーはどのようにして発見されたのでしょうか?
次の数行では、ダーク エネルギーの発見につながった理論物理学の歴史を簡単に説明します。 始めます：
アインシュタインの宇宙定数
アインシュタイン自身によれば、宇宙定数は「彼の最大の間違いだった」という。 しかし、科学は「間違いの積み重ね」によって成り立っており、それによって進歩することができます。 おそらく、その「間違い」は宇宙についてのより深い知識に近似したものでした。
アルバート・アインシュタインは、重力場方程式の安定した解を得るために宇宙定数を提案しました。 それは静止状態にある宇宙を指すことになるだろう。
しかし、エドウィン・ハッブルの観測により、宇宙が膨張していることが分かりました。アインシュタインが宇宙定数を「最大の間違い」と呼んだのはそこでした。 物理学の歴史はこの瞬間、宇宙膨張の原因である暗黒エネルギーの発見への序章にありました。
宇宙の膨張の加速
1998 年に XNUMX つの天文学者チームによる遠方の超新星発見は宇宙論の歴史における画期的な出来事であり、科学者たちは宇宙の加速膨張を説明する「パズルに適合するピース」を定式化することになりました。 その加速の原因として暗黒エネルギーが提案されました。
ダークエネルギーの理論と説明モデル
宇宙定数と真空のエネルギー
暗黒エネルギーを説明する最も受け入れられている理論の XNUMX つは、それが時空そのものの真空のエネルギーに関連しているというものです。
アインシュタインの宇宙定数は、真空エネルギーの現れとして解釈できます。、宇宙の膨張に反発的な影響を及ぼします。 したがって、相対性理論によれば、暗黒エネルギーは宇宙を支える「時空構造」に影響を与え、宇宙を湾曲させ、膨張を引き起こすことになる。
クイントエッセンスとスカラー場
別の理論は、暗黒エネルギーが次のような形態である可能性を示唆しています。 「真髄」, エネルギー密度が時間と空間で変化する物質の一種。
この本質は、エネルギー密度への寄与が時間の経過とともにゆっくりと変化する可能性があるスカラー場に関連していると考えられます。
宇宙論的観測によりダークエネルギーの存在が判明
Ia型超新星
暗黒エネルギーの最初の直接的な証拠は、Ia 型超新星を研究することによる宇宙の膨張速度の加速の観察から得られました。 この明るく死にゆく星たち 許可された天文学者 ホスト銀河までの距離を計算し、 彼らがどれくらいの速度で私たちから遠ざかっていたかを判断します。
宇宙背景放射線
暗黒エネルギーの存在に関する他の証拠は、以下の観察を通じて得られました。 ビッグバンの熱エコーである宇宙背景放射。 この放射線の温度変動を正確に測定することで、科学者は宇宙の暗黒エネルギーの量を非常に正確に推定できるようになりました。
ダークエネルギー研究の現在のプロジェクト
ダークエネルギー調査 (DES)
Dark Energy Survey は、ダーク エネルギーについての理解を深めることを目的とした天体観測プロジェクトです。 銀河の分布と宇宙の膨張を測定する。 このプロジェクトは、チリのセロトロロ米州天文台にあるビクター M. ブランコ望遠鏡を使用して観測を実施しています。
ナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡
ナンシー グレース ローマン宇宙望遠鏡は、今後 XNUMX 年以内に打ち上げられる予定で、暗黒エネルギーを研究し、その性質についてより深い洞察を提供することを目的としています。 この宇宙望遠鏡は、次のことを実行するように設計されています。 宇宙時間にわたる宇宙の膨張の正確な測定。
ダークエネルギーの別の説明
一般相対性理論の修正
暗黒エネルギーを説明する可能性の XNUMX つは、アインシュタインの一般相対性理論は宇宙論的スケールには適用できないため、修正する必要があるということです。 しかしながら、これまでは、 一般相対性理論を修正するいかなる試みもダークエネルギーを排除することはできませんでした 他の観察に違反することなく。
ダークマターの影響
別の説明としては、暗黒エネルギーが 暗黒物質と重力および真空のエネルギーとの相互作用の二次的な影響 宇宙規模で。 このアイデアは興味深いものですが、この仮説を裏付ける決定的な証拠はまだありません。
宇宙の未来
広がり続ける宇宙
私たちに確かなことがあるとすれば、それは宇宙が加速度的に膨張しており、それは科学者がダークエネルギーと呼んでいる「もの」によるものであるということです。
したがって、暗黒エネルギーの存在は、宇宙が今後も膨張し続けることを示唆しており、その加速を止めるものは何もないようです。 そこで、遠い将来、 ほとんどすべての銀河が私たちの視界から消え、私たちはますます空虚で暗い宇宙に取り残されるでしょう。。 控えめに言っても気がかりなことに、人類が生き残ってそれを見ることができるかどうかはわかりません。
冷たく暗い運命？
暗黒エネルギーが宇宙の膨張を支配し続けると、最終的には次のような状態に達する可能性があります。 「熱死」すべての星が消費され、新しい宇宙構造を作成するのに十分なエネルギーがなくなるでしょう。 このシナリオでは、宇宙はますます寒くなり、暗くなります。
結論として
暗黒エネルギーは、現代宇宙論の最大の謎の XNUMX つです。 その発見により、科学者たちはこの謎に対する新たな理論と説明を模索するようになりました。
まだ完全には理解されていませんが、ダークエネルギーをより深く理解する探求は天文学研究において引き続き優先事項です。 ダークエネルギー調査やナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡などのプロジェクトにより、 科学者たちは、暗黒エネルギーの謎を解明し、最終的には私たちが住んでいる宇宙の本当の性質を明らかにしたいと考えています。
どう思いますか？ 宇宙の運命と行動は圧倒的ですが、すべては la ダークエネルギー：宇宙膨張の謎。