Темная энергия — одно из самых загадочных и неизвестных явлений в области космологии.. Несмотря на то, что он составляет примерно 70% энергии, содержащейся во Вселенной, его точная природа остается загадкой.
В этой статье у вас будет возможность подробно изучить концепцию темной энергии, историю ее открытия, теории, пытающиеся ее объяснить, и проблемы, с которыми сталкиваются ученые в своем стремлении понять эту космическую загадку. Вы не можете пропустить это приглашение, узнайте, что это такое Темная энергия: Тайна расширения Вселенной.
Что такое темная энергия?
Темная энергия — это понятие в теоретической физике и космологии, которое используется для описания форма энергии, которая, по-видимому, присутствует во всем пространстве и участвует в ускоряющемся расширении Вселенной.
Занимает 70% космического пространства и его точная природа до сих пор неизвестна. Мы только знаем, что она существует и как она себя ведет, и это демонстрируют космологические наблюдения, на основе которых были сформулированы теоретические модели, объясняющие, как эта таинственная форма энергии влияет на космическую организацию.
Как темная энергия ведет себя во Вселенной?
Астрономические наблюдения показывают, что отвечает за ускорение расширения Вселенной примерно 6,145 XNUMX миллионов лет назад действовала как отталкивающая гравитационная сила.
В рамках общей теории относительности, сформулированной Альбертом Эйнштейном, темную энергию можно было бы рассматривать как дополнительный источник энергии и массы, способствующий искривлению пространства-времени. Таким образом, темная энергия может быть один космологическая постоянная, форма энергия вакуума которая остается неизменной во времени и пространстве.
Другие теории, с другой стороны, предполагают, что темная энергия может быть связано с динамическими энергетическими полямиВроде поле квинтэссенции или квинтэссенция, которые могут меняться со временем и иметь свойства жидкости.
Как мы видим, теоретические модели разнообразны, и каждая из них указывает на свой подход в попытке объяснить природу этой странной формы энергии и то, как она ведет себя во Вселенной. Позже мы углубимся в теоретические модели, которые до сих пор пытались объяснить, что такое темная энергия.
Темная энергия и темная материя не одно и то же
Важно не путать темную энергию с темной материей, это два совершенно разных понятия из космологии, и хотя оба они составляют большую часть состава Вселенной, они играют разные роли.
- Темная материя – это форма материи, и, следовательно, осязаемая масса, которая как таковая оказывает сильное гравитационное влияние на видимое вещество Вселенной.
- Темная энергия, с другой стороны, является гипотетической или теоретической формой энергии. чье существование является простым выводом из эффекта, который он оказывает на ускоренное расширение Вселенной, что приводит к таинственной силе неизвестной природы. Темную энергию нельзя рассматривать как обычную форму энергии, и поэтому ее сложнее понять, чем темную материю.
В заключение, темная материя — это форма материи, а темная энергия связана с полем, которое занимает все пространство и более распространено, чем темная материя.
Как была обнаружена темная энергия?
В следующих нескольких строках мы совершим краткий экскурс в историю теоретической физики, которая привела к открытию темной энергии. Мы начинаем:
Космологическая постоянная Эйнштейна
По словам самого Эйнштейна, космологическая постоянная «была его самой большой ошибкой». Однако наука строится на «накоплении ошибок», что и позволяет ей развиваться. Возможно, эта «ошибка» была приближением к более глубокому познанию Вселенной.
Альберт Эйнштейн предложил космологическую постоянную, чтобы получить устойчивое решение своего уравнения гравитационного поля, которое привело бы к указанию на вселенную, находящуюся в стационарном состоянии.
Однако наблюдения Эдвина Хаббла показали, что Вселенная расширяется., и именно там Эйнштейн назвал космологическую постоянную «своей самой большой ошибкой». В этот момент история физики была прелюдией к открытию причины расширения Вселенной: темной энергии.
Ускорение расширения Вселенной
Открытие далеких сверхновых двумя группами астрономов в 1998 году стало важной вехой в истории космологии, побудив ученых сформулировать «фрагмент, который подошёл бы к головоломке», объясняющей ускорение расширения Вселенной: темная энергия была предложена как причина этого ускорения.
Теории и объяснительные модели темной энергии
Космологическая постоянная и энергия вакуума
Одна из наиболее распространенных теорий для объяснения темной энергии состоит в том, что она связана с энергией самого вакуума пространства-времени.
Космологическую постоянную Эйнштейна можно интерпретировать как проявление энергии вакуума., что оказывает отталкивающее воздействие на расширение Вселенной. Таким образом, согласно теории относительности, темная энергия будет влиять на ту «ткань пространства-времени», которая поддерживает Вселенную, искривляя ее и вызывая ее расширение.
Квинтэссенция и скалярные поля
Другая теория предполагает, что темная энергия может быть формой "квинтэссенция", тип материи, плотность энергии которой может изменяться во времени и пространстве.
Эта квинтэссенция будет связана со скалярными полями, чей вклад в плотность энергии может медленно меняться со временем.
Космологические наблюдения показывают существование темной энергии
Сверхновые типа Ia
Первое прямое свидетельство существования темной энергии было получено в результате наблюдения за ускорением скорости расширения Вселенной при изучении сверхновых типа Ia. Эти яркие умирающие звезды разрешенные астрономы рассчитать расстояния до своих родительских галактик и определить, как быстро они удалялись от нас.
Космическое фоновое излучение
Другое свидетельство существования темной энергии было получено благодаря наблюдению космическое фоновое излучение, являющееся тепловым эхом Большого взрыва. Точные измерения температурных колебаний этого излучения позволили ученым с большой точностью оценить количество темной энергии во Вселенной.
Текущие проекты по исследованию темной энергии
Исследование темной энергии (DES)
Исследование темной энергии — это проект астрономических наблюдений, цель которого — лучше понять темную энергию с помощью измерение распределения галактик и расширения Вселенной. В рамках этого проекта для проведения наблюдений используется телескоп Виктора М. Бланко в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо в Чили.
Римский космический телескоп Нэнси Грейс
Космический телескоп Nancy Grace Roman, запуск которого запланирован на следующее десятилетие, нацелен на изучение темной энергии и более глубокое понимание ее природы. Этот космический телескоп предназначен для выполнения точные измерения расширения Вселенной за космическое время.
Некоторые альтернативные объяснения темной энергии
Модификации общей теории относительности
Одна из возможностей объяснить темную энергию состоит в том, что общая теория относительности Эйнштейна неприменима к космологическим масштабам и должна быть изменена. Однако до сих пор, ни одна попытка изменить общую теорию относительности не смогла устранить темную энергию не нарушая других наблюдений.
Эффекты темной материи
Другим альтернативным объяснением может быть то, что темная энергия является вторичный эффект взаимодействия темной материи с гравитацией и энергией вакуума в космических масштабах. Хотя эта идея интересна, до сих пор нет окончательных доказательств в поддержку этой гипотезы.
Будущее Вселенной
Постоянно расширяющаяся Вселенная
Если и есть что-то, в чем мы уверены, так это то, что Вселенная расширяется с возрастающей скоростью, и это происходит из-за «того, что» ученые называют темной энергией.
Таким образом, присутствие темной энергии подразумевает, что Вселенная будет продолжать расширяться в будущем, и кажется, ничто не может остановить ее ускорение. Итак, в далеком будущем, почти все галактики исчезнут из поля нашего зрения, оставив нас одних во все более пустой и темной вселенной. Мягко говоря, настораживает то, что мы не знаем, доживет ли человечество до того, чтобы увидеть это.
Холодная и темная судьба?
Если темная энергия продолжит доминировать в расширении Вселенной, вполне возможно, что в конечном итоге она достигнет состояния, называемого «тепловая смерть», в котором все звезды будут сожжены и не хватит энергии для создания новых космических структур. В этом сценарии Вселенная становилась бы все более холодной и темной.
В заключение
Темная энергия — одна из величайших загадок современной космологии. Его открытие побудило ученых искать новые теории и объяснения этой загадки.
Хотя это еще не полностью изучено, поиск лучшего понимания темной энергии по-прежнему остается приоритетом в астрономических исследованиях. Благодаря таким проектам, как Исследование темной энергии и Римский космический телескоп Нэнси Грейс, Ученые надеются разгадать тайну темной энергии и в конечном итоге раскрыть истинную природу Вселенной, в которой мы живем.
Что вы думаете? Судьба и поведение Вселенной ошеломляют, и все благодаря la Темная энергия: Тайна расширения Вселенной.