Ciemna energia jest jednym z najbardziej zagadkowych i nieznanych zjawisk w dziedzinie kosmologii.. Pomimo faktu, że stanowi około 70% zawartości energii we wszechświecie, jego dokładna natura pozostaje tajemnicą.
W tym artykule będziesz miał możliwość dogłębnego zbadania koncepcji ciemnej energii, historii jej odkrycia, teorii, które próbują ją wyjaśnić, oraz wyzwań, przed którymi stoją naukowcy w dążeniu do zrozumienia tej kosmicznej zagadki. Nie możesz przegapić tego zaproszenia, dowiedz się, co to jest Ciemna energia: tajemnica rozszerzania się wszechświata.
Czym jest ciemna energia?
Ciemna energia to pojęcie w fizyce teoretycznej i kosmologii używane do opisu forma energii, która wydaje się być obecna w całej przestrzeni i bierze udział w przyspieszającej ekspansji wszechświata.
Zajmuje 70% przestrzeni kosmicznej i jego dokładna natura jest nadal nieznana. Wiemy tylko, że istnieje i jak się zachowuje, czego dowodzą obserwacje kosmologiczne, na podstawie których sformułowano modele teoretyczne wyjaśniające, w jaki sposób ta tajemnicza forma energii wpływa na organizację kosmosu.
Jak zachowuje się Ciemna Energia we Wszechświecie?
Wskazują na to obserwacje astronomiczne odpowiada za przyspieszenie rozszerzania się wszechświata od około 6,145 milionów lat temu, działając jako odpychająca siła grawitacyjna.
W ramach ogólnej teorii względności, sformułowanej przez Alberta Einsteina, ciemną energię można uznać za dodatkowe źródło energii i masy, które przyczynia się do zakrzywienia czasoprzestrzeni. W ten sposób ciemna energia może być stała kosmologiczna, forma energia próżni która pozostaje stała w czasie i przestrzeni.
Z drugiej strony inne teorie proponują tę ciemną energię można powiązać z dynamicznymi polami energetycznymi, tak jak pole kwintesencji lub kwintesencja, które mogą zmieniać się w czasie i mają właściwości podobne do płynów.
Jak widać, modele teoretyczne są zróżnicowane i każdy z nich wskazuje na inne podejście do próby wyjaśnienia natury tej dziwnej formy energii i jej zachowania we wszechświecie. Później zagłębimy się w modele teoretyczne, które do tej pory próbują wyjaśnić, czym jest ciemna energia.
Ciemna energia i ciemna materia to nie to samo
Ważne jest, aby nie mylić ciemnej energii z ciemną materią, są to dwie bardzo różne koncepcje z kosmologii i chociaż obie stanowią większość składu wszechświata, odgrywają różne role.
- Ciemna materia jest formą materii, a więc namacalną masę, która jako taka wywiera silny wpływ grawitacyjny na widzialną materię wszechświata.
- Z drugiej strony ciemna energia jest hipotetyczną lub teoretyzowaną formą energii. którego istnienie jest jedynie wnioskiem z wpływu, jaki wywiera na przyspieszoną ekspansję wszechświata, czego skutkiem jest tajemnicza siła o nieznanej naturze. Ciemnej energii nie można traktować jako konwencjonalnej formy energii i dlatego jest to koncepcja trudniejsza do zrozumienia niż ciemna materia.
Podsumowując, ciemna materia jest formą materii, podczas gdy ciemna energia jest związana z polem, które zajmuje całą przestrzeń i jest bardziej obfite niż ciemna materia.
Jak odkryto Ciemną Energię?
W kilku następnych wierszach zrobimy krótką wycieczkę po historii fizyki teoretycznej, która doprowadziła do odkrycia ciemnej energii. Zaczynamy:
Stała kosmologiczna Einsteina
Według samego Einsteina stała kosmologiczna „była jego największym błędem”. Jednak naukę buduje się przez „kumulację błędów” i to umożliwia jej postęp. Być może ten „błąd” był przybliżeniem do głębszej wiedzy o wszechświecie.
Albert Einstein zaproponował stałą kosmologiczną, aby uzyskać stabilne rozwiązanie swojego równania pola grawitacyjnego, które prowadziłoby do wskazania wszechświata, który jest w stanie stacjonarnym.
Jednak obserwacje Edwina Hubble'a pokazały, że wszechświat się rozszerza.i właśnie tam Einstein nazwał stałą kosmologiczną „swoim największym błędem”. Historia fizyki była w tym momencie preludium do odkrycia przyczyny rozszerzania się wszechświata: ciemnej energii.
Przyspieszenie ekspansji Wszechświata
Odkrycie odległych supernowych przez dwa zespoły astronomów w 1998 roku było kamieniem milowym w historii kosmologii, co skłoniło naukowców do sformułowania „fragmentu, który pasowałby do układanki”, który wyjaśniałby przyspieszającą ekspansję wszechświata: jako przyczynę tego przyspieszenia zaproponowano ciemną energię.
Teorie i modele wyjaśniające ciemnej energii
Stała kosmologiczna i energia próżni
Jedną z najbardziej akceptowanych teorii wyjaśniających ciemną energię jest to, że jest ona związana z energią próżni samej czasoprzestrzeni.
Stałą kosmologiczną Einsteina można interpretować jako przejaw energii próżni., który ma odpychający wpływ na rozszerzanie się wszechświata. Tak więc, zgodnie z teorią względności, ciemna energia wpływałaby na tę „tkaninę czasoprzestrzenną”, która podtrzymuje wszechświat, zakrzywiając go i powodując jego ekspansję.
Kwintesencja i pola skalarne
Inna teoria sugeruje, że ciemna energia może być formą "kwintesencja", rodzaj materii, której gęstość energii może zmieniać się w czasie i przestrzeni.
Ta kwintesencja byłaby związana z polami skalarnymi, których udział w gęstości energii mógłby zmieniać się powoli w czasie.
Obserwacje kosmologiczne wskazują na istnienie Ciemnej Energii
Supernowe typu Ia
Pierwsze bezpośrednie dowody na istnienie ciemnej energii pochodziły z obserwacji przyspieszenia tempa ekspansji Wszechświata poprzez badanie supernowych typu Ia. Te jasne umierające gwiazdy dozwolone astronomom obliczyć odległości do swoich galaktyk macierzystych i określić, jak szybko się od nas oddalają.
Kosmiczne promieniowanie tła
Inne dowody na istnienie ciemnej energii uzyskano poprzez obserwacje kosmiczne promieniowanie tła, które jest termicznym echem Wielkiego Wybuchu. Dokładne pomiary fluktuacji temperatury w tym promieniowaniu pozwoliły naukowcom z dużą precyzją oszacować ilość ciemnej energii we wszechświecie.
Bieżące projekty badań nad ciemną energią
Badanie ciemnej energii (DES)
The Dark Energy Survey to astronomiczny projekt obserwacyjny, który ma na celu lepsze zrozumienie ciemnej energii poprzez mierząc rozmieszczenie galaktyk i rozszerzanie się wszechświata. W ramach tego projektu do prowadzenia obserwacji wykorzystywany jest teleskop Victora M. Blanco w Cerro Tololo Inter-American Observatory w Chile.
Rzymski Teleskop Kosmiczny Nancy Grace
Nancy Grace Roman Space Telescope, którego start zaplanowano na następną dekadę, ma na celu badanie ciemnej energii i uzyskanie głębszego wglądu w jej naturę. Ten teleskop kosmiczny został zaprojektowany do wykonywania dokładne pomiary rozszerzania się wszechświata w czasie kosmicznym.
Niektóre alternatywne wyjaśnienia ciemnej energii
Modyfikacje ogólnej teorii względności
Jedną z możliwości wyjaśnienia ciemnej energii jest to, że ogólna teoria względności Einsteina nie ma zastosowania do skal kosmologicznych i musi zostać zmodyfikowana. Jednak do tej pory żadna próba modyfikacji ogólnej teorii względności nie była w stanie wyeliminować ciemnej energii bez naruszania innych uwag.
Efekty ciemnej materii
Innym alternatywnym wyjaśnieniem może być to, że ciemna energia jest wtórny efekt oddziaływania ciemnej materii z grawitacją i energią próżni w kosmicznych skalach. Chociaż ten pomysł jest interesujący, nadal nie ma ostatecznych dowodów na poparcie tej hipotezy.
Przyszłość wszechświata
Stale rozszerzający się wszechświat
Jeśli jest coś, czego jesteśmy pewni, to tego, że wszechświat rozszerza się w coraz szybszym tempie i jest to spowodowane tym, co naukowcy nazwali ciemną energią.
Obecność ciemnej energii oznacza zatem, że wszechświat będzie się rozszerzał w nadchodzących czasach i wydaje się, że nic nie powstrzyma jego przyspieszenia. Tak więc w dalekiej przyszłości, prawie wszystkie galaktyki znikną z naszego pola widzenia, pozostawiając nas samych w coraz bardziej pustym i ciemnym wszechświecie. Co najmniej niepokojące, nie wiemy, czy gatunek ludzki przeżyje, aby to zobaczyć.
Zimny i mroczny los?
Jeśli ciemna energia nadal będzie dominować w rozszerzaniu się wszechświata, możliwe, że w końcu osiągnie stan tzw „śmierć cieplna”, w którym wszystkie gwiazdy zostaną pochłonięte i zabraknie energii do stworzenia nowych struktur kosmicznych. W tym scenariuszu wszechświat stawałby się coraz bardziej zimny i ciemny.
na zakończenie
Ciemna energia jest jedną z największych tajemnic współczesnej kosmologii. Jego odkrycie skłoniło naukowców do poszukiwania nowych teorii i wyjaśnień tej zagadki.
Chociaż nie jest to jeszcze w pełni poznane, poszukiwanie lepszego zrozumienia ciemnej energii nadal jest priorytetem w badaniach astronomicznych. Dzięki projektom takim jak Dark Energy Survey i Nancy Grace Roman Space Telescope, Naukowcy mają nadzieję rozwikłać tajemnicę ciemnej energii i ostatecznie odkryć prawdziwą naturę wszechświata, w którym żyjemy.
Co myślisz? Losy i zachowanie wszechświata są przytłaczające, a wszystko dzięki la Ciemna energia: tajemnica rozszerzania się wszechświata.