Mørk energi er et av de mest gåtefulle og ukjente fenomenene innen kosmologi.. Til tross for at den representerer omtrent 70 % av energiinnholdet i universet, forblir dens eksakte natur et mysterium.
I denne artikkelen vil du ha muligheten til å utforske i dybden begrepet mørk energi, historien til dens oppdagelse, teoriene som prøver å forklare det, og utfordringene som forskerne møter i deres søken etter å forstå denne kosmiske gåten. Du kan ikke gå glipp av denne invitasjonen, finn ut hva det er Mørk energi: mysteriet med utvidelsen av universet.
Hva er mørk energi?
Mørk energi er et begrep innen teoretisk fysikk og kosmologi som brukes til å beskrive en form for energi som ser ut til å være tilstede i hele rommet og er involvert i den akselererende utvidelsen av universet.
Det opptar 70% av det kosmiske rommet og dens nøyaktige natur er fortsatt ukjent. Vi vet bare at den eksisterer og hvordan den oppfører seg, og dette demonstreres av kosmologiske observasjoner som det er formulert teoretiske modeller fra som forklarer hvordan denne mystiske energiformen påvirker kosmisk organisering.
Hvordan oppfører mørk energi seg i universet?
Astronomiske observasjoner tyder på det er ansvarlig for akselerasjonen av utvidelsen av universet siden ca. 6,145 millioner år siden fungerte som en frastøtende gravitasjonskraft.
Fra rammen av teorien om generell relativitet, formulert av Albert Einstein, kan mørk energi betraktes som en ekstra kilde til energi og masse som bidrar til krumningen av rom-tid. På denne måten mørk energi kan være en kosmologisk konstant, en form for vakuum energi som forblir konstant i tid og rom.
Andre teorier, derimot, foreslår den mørke energien kan assosieres med dynamiske energifeltSom kvintessensfelt eller kvintessens, som kan endre seg over tid og ha væskelignende egenskaper.
Som vi kan se, er de teoretiske modellene varierte og hver av dem peker på en annen tilnærming i et forsøk på å forklare naturen til denne merkelige formen for energi og hvordan den oppfører seg i universet. Senere skal vi fordype oss i de teoretiske modellene som til nå prøver å forklare hva mørk energi er.
Mørk energi og mørk materie er ikke det samme
Det er viktig å ikke forveksle mørk energi med mørk materie, det er to vidt forskjellige begreper fra kosmologien, og selv om begge utgjør det meste av universets sammensetning, spiller de forskjellige roller.
- Mørk materie er en form for materie, og derfor en håndgripelig masse, som som sådan utøver en sterk gravitasjonspåvirkning på det synlige stoffet i universet.
- Mørk energi, på den annen side, er en hypotetisk eller teoretisert form for energi. hvis eksistens er en ren slutning fra effekten den utøver på den akselererte ekspansjonen av universet, noe som resulterer i en mystisk kraft av ukjent natur. Mørk energi kan ikke behandles som en konvensjonell form for energi og er derfor et vanskeligere begrep å forstå enn mørk materie.
Som konklusjon er mørk materie en form for materie, mens mørk energi er assosiert med et felt som opptar hele rommet og er mer rikelig enn mørk materie.
Hvordan har mørk energi blitt oppdaget?
I de neste linjene vil vi ta en kort omvisning i historien til teoretisk fysikk som førte til oppdagelsen av mørk energi. Vi starter:
Einsteins kosmologiske konstant
Ifølge Einstein selv var den kosmologiske konstanten «hans største feil». Vitenskap er imidlertid bygget av "opphopning av feil", og det tillater fremgang. Kanskje den "feilen" var en tilnærming til en dypere kunnskap om universet.
Albert Einstein foreslo den kosmologiske konstanten for å oppnå en stabil løsning på gravitasjonsfeltligningen hans, som ville føre til å peke på et univers som er i en stasjonær tilstand.
Edwin Hubbles observasjoner viste imidlertid at universet utvider seg., og det var der Einstein omtalte den kosmologiske konstanten som «hans største feil». Fysikkens historie var i dette øyeblikk i opptakten til oppdagelsen av årsaken til universets utvidelse: mørk energi.
Akselerasjonen av universets utvidelse
Oppdagelsen av fjerne supernovaer av to team av astronomer i 1998 markerte en milepæl i kosmologiens historie, og førte til at forskere formulerte "brikken som ville passe puslespillet" som ville forklare den akselererende utvidelsen av universet: mørk energi ble foreslått som årsaken til den akselerasjonen.
Teorier og forklaringsmodeller for mørk energi
Den kosmologiske konstanten og vakuumets energi
En av de mest aksepterte teoriene for å forklare mørk energi er at den er relatert til energien til selve rom-tidens vakuum.
Einsteins kosmologiske konstant kan tolkes som en manifestasjon av vakuumenergi., som har en frastøtende effekt på utvidelsen av universet. Derfor, fra relativitetsteorien, ville mørk energi påvirke det "rom-tidsstoffet" som støtter universet, krum det og forårsaker dets utvidelse.
Kvintessens og skalarfelt
En annen teori antyder at mørk energi kan være en form for "kvintessens", en type materie hvis energitetthet kan variere i tid og rom.
Denne kvintessensen vil være relatert til skalarfelt, hvis bidrag til energitetthet kan endre seg sakte over tid.
Kosmologiske observasjoner viser eksistensen av mørk energi
Type Ia Supernovaer
Det første direkte beviset på mørk energi kom fra observasjoner av akselerasjonen av universets ekspansjonshastighet ved å studere supernovaer av type Ia. Disse lysende døende stjernene tillatt astronomer beregne avstandene til vertsgalaksene deres og finne ut hvor raskt de beveget seg bort fra oss.
Den kosmiske bakgrunnsstrålingen
Andre bevis for eksistensen av mørk energi ble oppnådd gjennom observasjon av den kosmiske bakgrunnsstrålingen, som er det termiske ekkoet fra Big Bang. Nøyaktige målinger av temperatursvingninger i denne strålingen har gjort det mulig for forskere å estimere mengden mørk energi i universet med stor presisjon.
Aktuelle prosjekter for mørk energiforskning
Dark Energy Survey (DES)
Dark Energy Survey er et astronomisk observasjonsprosjekt som søker å få en bedre forståelse av mørk energi gjennom måling av utbredelsen av galakser og utvidelsen av universet. Dette prosjektet bruker Victor M. Blanco-teleskopet ved Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile for å utføre sine observasjoner.
Nancy Grace romerske romteleskop
Det romerske romteleskopet Nancy Grace, som skal lanseres i løpet av det neste tiåret, har som mål å studere mørk energi og gi dypere innsikt i dens natur. Dette romteleskopet er designet for å fungere presise målinger av universets ekspansjon over kosmisk tid.
Noen alternative forklaringer på mørk energi
Modifikasjoner av den generelle relativitetsteorien
En mulighet for å forklare mørk energi er at Einsteins generelle relativitetsteori ikke er anvendelig på kosmologiske skalaer og må modifiseres. Men inntil nå, ingen forsøk på å modifisere generell relativitet har vært i stand til å eliminere mørk energi uten å krenke andre observasjoner.
Dark Matter-effekter
En annen alternativ forklaring kan være at mørk energi er en sekundær effekt av samspillet mellom mørk materie og tyngdekraften og energien til vakuumet på kosmiske skalaer. Selv om denne ideen er interessant, er det fortsatt ingen definitive bevis som støtter denne hypotesen.
Universets fremtid
Et stadig voksende univers
Hvis det er én ting vi er sikre på, så er det at universet ekspanderer i økende hastighet og det skyldes "det" forskere har kalt mørk energi.
Tilstedeværelsen av mørk energi innebærer derfor at universet vil fortsette å utvide seg i tider som kommer, det ser ut til å ikke være noe som stopper akselerasjonen. Så i en fjern fremtid, nesten alle galaksene vil forsvinne fra vårt syn, og etterlate oss alene i et stadig mer tomt og mørkt univers. Foruroligende for å si det mildt, vi vet ikke om menneskearten vil overleve for å se den.
En kald og mørk skjebne?
Hvis mørk energi fortsetter å dominere utvidelsen av universet, er det mulig at den til slutt vil nå en tilstand som kalles "varmedød", der alle stjernene vil ha blitt fortært og det ikke vil være nok energi til å skape nye kosmiske strukturer. I dette scenariet ville universet bli stadig kaldere og mørkere.
I konklusjonen
Mørk energi er et av de største mysteriene i moderne kosmologi. Oppdagelsen har fått forskere til å søke nye teorier og forklaringer på denne gåten.
Selv om det ennå ikke er fullt ut forstått, fortsetter søket etter en bedre forståelse av mørk energi å være en prioritet i astronomisk forskning. Med prosjekter som Dark Energy Survey og Nancy Grace Roman Space Telescope, Forskere håper å avdekke mysteriet med mørk energi og til slutt avsløre den sanne naturen til universet vi lever i.
Hva tror du? Skjebnen og oppførselen til universet er overveldende, og alt takket være la Mørk energi: mysteriet med utvidelsen av universet.