Темна енергія є одним із найбільш загадкових і невідомих явищ у галузі космології.. Незважаючи на те, що він становить приблизно 70% енергетичного вмісту Всесвіту, його точна природа залишається загадкою.
У цій статті ви матимете можливість поглиблено вивчити концепцію темної енергії, історію її відкриття, теорії, які намагаються її пояснити, і проблеми, з якими стикаються вчені у своєму прагненні зрозуміти цю космічну загадку. Ви не можете пропустити це запрошення, дізнайтеся, що це таке Темна енергія: таємниця розширення Всесвіту.
Що таке темна енергія?
Темна енергія — це поняття в теоретичній фізиці та космології, яке використовується для опису форма енергії, яка, здається, присутня у всьому космосі та бере участь у прискореному розширенні Всесвіту.
Вона займає 70% космічного простору і його точна природа досі невідома. Ми лише знаємо, що вона існує і як вона поводиться, і це демонструють космологічні спостереження, на основі яких були сформульовані теоретичні моделі, які пояснюють, як ця таємнича форма енергії впливає на космічну організацію.
Як темна енергія поводиться у Всесвіті?
Про це свідчать астрономічні спостереження відповідає за прискорення розширення Всесвіту починаючи приблизно з 6,145 мільйонів років тому, діючи як гравітаційна сила відштовхування.
З точки зору загальної теорії відносності, сформульованої Альбертом Ейнштейном, темна енергія може розглядатися як додаткове джерело енергії та маси, що сприяє викривленню простору-часу. Таким чином темна енергія може бути а космологічна стала, форма енергія вакууму який залишається постійним у часі та просторі.
Інші теорії, з іншого боку, припускають, що темна енергія можуть бути пов'язані з динамічними енергетичними полямияк він квінтесенційне поле або квінтесенція, які можуть змінюватися з часом і мати властивості рідини.
Як ми бачимо, теоретичні моделі різноманітні, і кожна з них вказує на інший підхід у спробі пояснити природу цієї дивної форми енергії та те, як вона поводиться у Всесвіті. Пізніше ми заглибимося в теоретичні моделі, які досі намагаються пояснити, що таке темна енергія.
Темна енергія і темна матерія – це не одне й те саме
Важливо не плутати темну енергію з темною матерією, це дві дуже різні концепції з космології, і хоча обидва складають більшу частину складу Всесвіту, вони відіграють різні ролі.
- Темна матерія є формою матерії, а отже, відчутну масу, яка як така справляє сильний гравітаційний вплив на видиму матерію Всесвіту.
- Темна енергія, з іншого боку, є гіпотетичною або теоретичною формою енергії. чиє існування є простим висновком із впливу, який він справляє на прискорене розширення Всесвіту, що призводить до виникнення таємничої сили невідомої природи. Темну енергію не можна розглядати як звичайну форму енергії, тому її складніше зрозуміти, ніж темну матерію.
Підсумовуючи, темна матерія є формою матерії, тоді як темна енергія пов’язана з полем, яке займає весь простір і є більш поширеним, ніж темна матерія.
Як була відкрита темна енергія?
У наступних кількох рядках ми зробимо короткий екскурс в історію теоретичної фізики, яка привела до відкриття темної енергії. Ми починаємо:
Космологічна постійна Ейнштейна
За словами самого Ейнштейна, космологічна постійна «була його найбільшою помилкою». Однак наука будується шляхом «накопичення помилок», що дозволяє їй прогресувати. Можливо, ця «помилка» була наближенням до глибшого знання Всесвіту.
Альберт Ейнштейн запропонував космологічну постійну, щоб отримати стабільний розв’язок свого рівняння гравітаційного поля, яке призведе до вказівки на Всесвіт, який перебуває в стаціонарному стані.
Однак спостереження Едвіна Хаббла показали, що Всесвіт розширюється., і саме там Ейнштейн назвав космологічну постійну «своєю найбільшою помилкою». Історія фізики в цей момент була прелюдією до відкриття причини розширення Всесвіту: темної енергії.
Прискорення розширення Всесвіту
Відкриття далеких наднових двома командами астрономів у 1998 році стало важливою віхою в історії космології, змусивши вчених сформулювати «частину, яка б відповідала головоломці», яка б пояснила прискорене розширення Всесвіту: темна енергія була запропонована як причина цього прискорення.
Теорії та пояснювальні моделі темної енергії
Космологічна постійна та енергія вакууму
Однією з найбільш прийнятних теорій для пояснення темної енергії є те, що вона пов’язана з енергією самого вакууму простору-часу.
Космологічну постійну Ейнштейна можна інтерпретувати як прояв енергії вакууму., що має відштовхувальну дію на розширення Всесвіту. Таким чином, згідно з теорією відносності, темна енергія впливатиме на «просторово-часову тканину», яка підтримує Всесвіт, викривляючи його та спричиняючи його розширення.
Квінтесенція та скалярні поля
Інша теорія припускає, що темна енергія може бути формою "квінтесенція", тип матерії, щільність енергії якої може змінюватися в часі та просторі.
Ця квінтесенція буде пов’язана зі скалярними полями, чий внесок у щільність енергії може повільно змінюватися з часом.
Космологічні спостереження показують існування темної енергії
Наднові типу Ia
Перші прямі докази темної енергії були отримані завдяки спостереженням прискорення швидкості розширення Всесвіту шляхом вивчення наднових типу Ia. Ці яскраві вмирають зірки дозволено астрономами обчислити відстань до їхніх головних галактик і визначити, як швидко вони віддалялися від нас.
Космічне фонове випромінювання
Інші докази існування темної енергії були отримані в результаті спостереження космічне фонове випромінювання, яке є тепловим відлунням Великого вибуху. Точні вимірювання температурних коливань цього випромінювання дозволили вченим з великою точністю оцінити кількість темної енергії у Всесвіті.
Поточні проекти з дослідження темної енергії
Дослідження темної енергії (DES)
The Dark Energy Survey – це проект астрономічних спостережень, спрямований на краще розуміння темної енергії за допомогою вимірювання розподілу галактик і розширення Всесвіту. У цьому проекті для проведення спостережень використовується телескоп Віктора М. Бланко в Міжамериканській обсерваторії Серро Тололо в Чилі.
Римський космічний телескоп Ненсі Грейс
Римський космічний телескоп імені Ненсі Грейс, запуск якого запланований на наступне десятиліття, спрямований на вивчення темної енергії та глибше розуміння її природи. Цей космічний телескоп призначений для виконання точні вимірювання розширення Всесвіту протягом космічного часу.
Деякі альтернативні пояснення темної енергії
Модифікації загальної теорії відносності
Однією з можливостей пояснити темну енергію є те, що загальна теорія відносності Ейнштейна не застосовна до космологічних масштабів і повинна бути модифікована. Однак дотепер, жодна спроба змінити загальну теорію відносності не змогла усунути темну енергію не порушуючи інших спостережень.
Ефект темної матерії
Іншим альтернативним поясненням може бути те, що темна енергія є a вторинний ефект взаємодії темної матерії з гравітацією і енергією вакууму в космічних масштабах. Незважаючи на те, що ця ідея цікава, остаточних доказів на підтримку цієї гіпотези досі немає.
Майбутнє Всесвіту
Всесвіт, що постійно розширюється
Якщо ми в чомусь впевнені, так це в тому, що Всесвіт розширюється зі зростаючою швидкістю, і це відбувається завдяки тому, «що» вчені назвали темною енергією.
Таким чином, наявність темної енергії означає, що Всесвіт продовжуватиме розширюватися в майбутні часи, і, здається, ніщо не зупинить його прискорення. Отже, в далекому майбутньому, майже всі галактики зникнуть з поля зору, залишивши нас самих у все більш порожньому та темному Всесвіті. М’яко кажучи тривожно, але ми не знаємо, чи виживе людський вид, щоб побачити це.
Холодна і темна доля?
Якщо темна енергія продовжує домінувати у розширенні Всесвіту, цілком можливо, що вона зрештою досягне стану, який називається "теплова смерть", в якому всі зірки будуть витрачені і не вистачить енергії для створення нових космічних структур. За цього сценарію Всесвіт ставав би дедалі холоднішим і темнішим.
На закінчення
Темна енергія — одна з найбільших загадок сучасної космології. Його відкриття змусило вчених шукати нові теорії та пояснення цієї загадки.
Хоча ще не повністю вивчений, пошук кращого розуміння темної енергії продовжує залишатися пріоритетом в астрономічних дослідженнях. Завдяки таким проектам, як Дослідження темної енергії та Римський космічний телескоп Ненсі Грейс, Вчені сподіваються розгадати таємницю темної енергії та зрештою розкрити справжню природу Всесвіту, в якому ми живемо.
Що ти думаєш? Доля та поведінка Всесвіту приголомшливі, і все завдяки la Темна енергія: таємниця розширення Всесвіту.