Меню

Что такое темная энергия во вселенной это

Темная материя и темная энергия

Все, что мы видим вокруг себя (звезды и галактики) это не более 4-5% от всей массы во Вселенной!

Состав Вселенной

Согласно космологическим теориям современности, наша Вселенная состоит всего из 5% обычной, так называемой барионной материи, которая образует все наблюдаемые объекты; 25% темной материи, регистрируемой благодаря гравитации; и темной энергии, составляющей целых 70% от общего объема.

Термины темная энергия и темная материя не вполне удачны и представляют собой дословный, но не смысловой перевод с английского.

Материалы по теме

Крупномасштабная структура Вселенной

В физическом же смысле данные термины подразумевают, только то, что эти вещества не взаимодействуют с фотонами, и их с таким же успехом можно было бы назвать невидимой или прозрачной материей и энергией.

Многие современные ученные убеждены, что исследования направленные на изучение темной энергии и материи, вероятно, помогут получить ответ на глобальный вопрос: что же ожидает нашу Вселенную в будущем?

Сгустки размером с галактику

Темная материя представляет собой субстанцию, состоящую, скорее всего, из новых, еще неизвестных в земных условиях частиц и обладающую свойствами присущими самому обыкновенному веществу. Например, она способна также как обычные вещества собираться в сгустки и участвовать в гравитационных взаимодействиях. Вот только размеры этих так называемых сгустков могут превышать целую галактику или даже скопление галактик.

Подходы и методы исследования частиц темной материи

Из чего состоит Вселенная

На данный момент ученые всего мира всячески пытаются обнаружить или получить искусственно в земных условиях частицы темной материи, посредством специально разработанного сверхтехнологичного оборудования и множества различных научно-исследовательских методов, но пока все труды не увенчиваются успехом.

Материалы по теме

Эволюция Вселенной: от начала до наших времен

Один из методов связан с проведением экспериментов на ускорителях высокой энергии, широко известных как коллайдеры. Ученые, считая, что частицы темной материи тяжелее протона в 100-1000 раз, предполагают, что они должны будут зарождаться при столкновении обычных частиц, разогнанных до высоких энергий посредством коллайдера. Суть другого метода заключается в регистрации частиц темной материи, находящихся повсюду вокруг нас. Основная сложность регистрации данных частиц состоит в том, что они проявляют очень слабое взаимодействие с обычными частицами, которые по своей сути для них являются как бы прозрачными. И все же частицы темной материи очень редко, но сталкиваются с ядрами атомов, и имеется определенная надежда рано или поздно все же зарегистрировать данное явление.

Существуют и другие подходы и методы исследования частиц темной материи, а какой из них первым приведет к успеху, покажет лишь время, но в любом случае открытие этих новых частиц станет важнейшим научным достижением.

Субстанция, обладающая антигравитацией

Распределение энергии во Вселенной

Темная энергия представляет собой еще более необычную субстанцию, чем та же темная материя. Она не обладает способностью собираться в сгустки, в результате чего равномерно распределена абсолютно по всей Вселенной. Но самым необычным ее свойством на данный момент является антигравитация.

Природа темной материи и черных дыр

Благодаря современным астрономическим методам имеется возможность определить темп расширения Вселенной в настоящее время и смоделировать процесс его изменения ранее во времени. В результате этого получена информация о том, что в данный момент, так же как и в недалеком прошлом, наша Вселенная расширяется, при этом темп этого процесса постоянно увеличивается. Именно поэтому и появилась гипотеза об антигравитации темной энергии, так как обычное гравитационное притяжение оказывало бы замедляющее воздействие на процесс «разбегания галактик», сдерживая скорость расширения Вселенной. Данное явление не противоречит общей теории относительности, но при этом темной энергии необходимо обладать отрицательным давлением – свойством, которым не обладает ни одно из известных на данный момент веществ.

Читайте также:  Вася это не та вселенная

Кандидаты на роль «Темной энергии»

Масса галактик в скоплении Абель 2744 составляет менее 5 процентов от всей его массы. Этот газ настолько горячий, что светит только в рентгеновском диапазоне (красный цвет на этом изображении). Распределение невидимой темной материи (составляющей около 75 процентов от массы этого кластера) окрашено в синий цвет.

Одним из предполагаемых кандидатов на роль темной энергии является вакуум, плотность энергии которого остается неизменной в процессе расширения Вселенной и подтверждает тем самым отрицательное давление вакуума. Другим предполагаемым кандидатом является «квинтэссенция» — неизведанное ранее сверхслабое поле, якобы проходящее через всю Вселенную. Также имеются и другие возможные кандидаты, но не один из них на данный момент так и не поспособствовал получению точного ответа на вопрос: что же такое темная энергия? Но уже сейчас понятно, что темная энергия представляет собой что-то совершенно сверхъестественное, оставаясь главной загадкой фундаментальной физики XXI века.

Похожие статьи

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Источник

Что такое темная энергия?

Ведущее объяснение темной энергии предполагает, что это тип накопленной энергии, присущей ткани пространства-времени.(Изображение: © Shutterstock)

Темная энергия — загадочное явление, которое действует против гравитации и отвечает за ускорение расширения Вселенной. Хотя темная энергия составляет три четверти массовой энергии космоса, ее естественная природа продолжает ускользать от физиков. Темная энергия не имеет реальной связи с темной материей, кроме того, что она разделяет слово «темный», что означает, что ученые на самом деле не знают, что это такое.

Кто открыл темную энергию?

Осознание того, что Вселенная расширяется, можно проследить до американского астронома Эдвина Хаббла, который в 1929 году заметил, что чем дальше галактика от Земли, тем быстрее она удаляется от нас, согласно веб-сайту космического телескопа Хаббла. Это не означает, что наша планета является центром вселенной, а скорее то, что все в космосе с постоянной скоростью удаляется от всего остального.

Спустя почти 60 лет после открытия Хаббла ученые сделали еще одно поразительное открытие. Исследователи долго пытались точно измерить космические расстояния, глядя на свет далеких звезд. В конце 1990-х годов, после изучения далеких сверхновых, две независимые команды обнаружили, что свет звездных взрывов тусклее, чем ожидалось. Это указывает на то, что вселенная не только расширяется, но и ускоряется в своем расширении.

Это открытие дало физикам повод почесать голову с тех пор, также заработав своим первооткрывателям Нобелевскую премию по физике в 2011 году.

Что делает темная энергия?

Хотя исследователи не совсем понимают темную энергию, они использовали свои знания об этом феномене для построения моделей Вселенной, которые объясняют все от Большого взрыва до современной крупномасштабной структуры галактик. Некоторые из этих моделей предсказывают, что темная энергия разорвет все существующее через миллиарды лет.

Ведущее объяснение темной энергии предполагает, что это тип накопленной энергии, присущей ткани пространства-времени. «Эта простая модель работает очень хорошо на практике, и она является прямым дополнением к космологической модели без необходимости изменять закон гравитации», — сказал ранее Баоцзю Ли, математический физик из Даремского университета в Великобритании, «Живой науке». Но идея связана с одной большой проблемой: физики предсказывают, что значение энергии вакуума должно быть на 120 порядков выше, чем то, что наблюдают космологи в измерениях, сказал Ли.

Альтернативная идея утверждает, что темная энергия является дополнительной фундаментальной силой, объединяющей четыре уже известные (гравитация, электромагнетизм и сильные и слабые ядерные силы). Но эта гипотеза не объясняет, почему люди не замечают эту дополнительную силу в нашей повседневной жизни. Таким образом, теоретики также создали креативные модели, предполагающие, что эта таинственная сила каким-то образом скрыта.

Читайте также:  Все во вселенной незначительно

Измеренное значение темной энергии в настоящее время является предметом интенсивных дебатов между враждующими фракциями в физике. Некоторые исследователи измерили мощность темной энергии, используя космический микроволновый фон, слабое эхо Большого взрыва, и дали одну оценку.

Но другие астрономы, которые измеряют силу темной энергии, используя свет далеких космических объектов, создали другую ценность, и никто еще не смог объяснить это расхождение. Некоторые эксперты предполагают, что сила темной энергии меняется со временем, хотя сторонники этой идеи еще не убедили большинство своих коллег в этом объяснении.

Источник

Что такое темная энергия простыми словами

Темная энергия — это имя, данное таинственной силе, которая заставляет скорость расширения нашей вселенной ускоряться со временем, а не замедляться. Это противоречит тому, что можно ожидать от вселенной, которая началась в Большом Взрыве. Астрономы в 20-м веке узнали, что вселенная расширяется. Они думали, что расширение может продолжаться вечно или, в конце концов, — если у вселенной было достаточно массы и, следовательно, достаточно самогравитации, — повернуть вспять и вызвать Большое сжатие.

Сейчас, в космологии начала 21 века, эта идея эволюционировала. Сегодня считается, что Вселенная расширяется быстрее, чем миллиарды лет назад. Что может быть причиной увеличения скорости расширения? Астрономы сейчас иногда говорят об отталкивающей силе как о возможном способе ее понять.

Вплоть до конца 1990-х годов большинство космологов считали, что у Вселенной не было достаточно массы, чтобы вызвать большое сжатие. В частности, данные, полученные 2DF Galaxy Redshift Survey и Sloan Digital Sky Survey, казалось, подтверждали, что Вселенная будет расширяться вечно, хотя и с постоянно замедляющейся скоростью, поскольку собственная масса и собственная гравитация Вселенной пытались вернуть ее назад.

Первые признаки того, что скоро будет обнаружено нечто революционное, появились в 1998 году во время исследования сверхновых 1А типа. Эти массивные взрывы умирающих гигантских звезд чрезвычайно полезны астрономам, потому что они всегда производят одинаковое количество света, и поэтому могут использоваться в качестве так называемых «стандартных свечей» для вычисления расстояний в космосе. Это очень простая идея. Подумайте о светлячках ночью: они все сияют с одинаковой яркостью. Измеряя их яркость оттуда, где вы находитесь, вы можете рассчитать их расстояние.

Исследование 1998 года проводилось двумя международными группами астрономов, в том числе американцами Адамом Риссом и Солом Перлмуттером , а также Брайаном Шмидтом из Австралии. Используя восемь телескопов по всему миру, их целью было использовать расстояние от сверхновых типа 1A для вычисления скорости расширения Вселенной, известной как постоянная Хаббла (хотя в действительности, поскольку скорость расширения Вселенной изменяется со временем, она технически не является постоянной).

Результаты исследования были поразительными. Далекие сверхновые, которые взорвались, когда Вселенной было всего 2/3 ее нынешнего возраста, были гораздо слабее, чем должны были быть, и поэтому находились гораздо дальше. Отсюда следовало, что Вселенная расширялась гораздо быстрее, чем должна была бы, если бы современные представления были верны.

Эта диаграмма показывает изменения в скорости расширения с момента рождения Вселенной 15 миллиардов лет назад. Чем пологее кривая, тем быстрее скорость расширения. Эта кривая заметно изменилась около 7,5 миллиардов лет назад, когда объекты во Вселенной начали разлетаться с более высокой скоростью. Астрономы предполагают, что более высокая скорость расширения обусловлена загадочной темной силой — темной энергией. Изображение: NASA

Читайте также:  Теории возникновения вселенной солнечной системы

Столкнувшись с большим скептицизмом в астрономическом сообществе, когда эти результаты были выявлены, наблюдения вскоре были воспроизведены другими командами и другими методами. На рубеже тысячелетий стало ясно, что расширение Вселенной не замедляется, как это принято считать. На самом деле оно ускоряется.

Еще более странно, что расширение замедлялось, как и следовало ожидать, до семи или восьми миллиардов лет после Большого взрыва. Но затем, по совершенно неизвестным причинам, загадочная «антигравитационная сила» начала доминировать, преодолев тормоз, который гравитация накладывала на расширение, которое затем обратило вспять свое замедление и начало ускоряться.

Вы можете себе представить, как шокировало это открытие астрономов и космологов.

Сила, ответственная за это ускорение, была названа учеными темной энергией. В этом случае темный означает неизвестный, а не буквально темный, как в случае с темной материей. Следует отметить, что темная энергия и темная материя-это совершенно не связанные явления.

Чтобы добавить к тайне, свойства этой странной темной энергии, кажется, соответствуют космологической постоянной Эйнштейна , которую иногда называют его фактором выдумки, а затем сам Эйнштейн описывает как величайшую профессиональную ошибку в его жизни. Эйнштейн ненавидел идею расширяющейся вселенной, предпочитая статическую, постулированную стационарной космологией , которая была популярна в начале 20-го века.

Он изобрел антигравитационную силу неопределенного происхождения, чтобы противодействовать наблюдаемому расширению Вселенной, которое привело бы к нерасширяющейся Вселенной. Однако позднее Эйнштейн отказался от этой идеи, которая не была подтверждена наблюдениями.

Темная энергия — одна из великих неразгаданных загадок космологии. Сейчас считается, что она составляет 68% всего во Вселенной, при этом нормальная, так называемая «барионная» материя — каждый кусочек материи, который мы фактически видим, — составляет всего 5%, а остальное — темная материя, еще одна огромная космическая загадка.

Темная энергия ведет себя как антигравитационная сила Эйнштейна, но ее природа и происхождение остаются неизвестными. Одна из ее величайших загадок заключается в том, почему темная энергия начала доминировать в скорости расширения Вселенной в определенный момент времени через миллиарды лет после Большого взрыва. Если она существует сейчас, то почему ее не было все это время?

Физика темной энергии весьма спекулятивна. Одна из идей, которая получила широкое распространение в последние годы, заключается в том, что темная энергия напоминает силу, известную как “ квинтэссенция”, которая является родственницей поля Хиггса. Но до сих пор нет никаких наблюдательных данных, подтверждающих или опровергающих это.

Космологи также не имеют представления, будет ли темная энергия продолжать ускорять расширение вселенной навсегда, что приведет к сценарию в далеком будущем, где ускорение преодолеет силы, которые удерживают вселенную вместе, и буквально разорвут всю материю в космосе, сценарий кошмара, известный как Большой Разрыв.

Существует несколько текущих и будущих космических миссий и наземных обследований, которые будут исследовать природу темной энергии, включая орбитальный телескоп НАСА WFIRST и международный обзор темной энергии, базирующийся в Чили.

Есть надежда, что вскоре мы придем к более глубокому пониманию этой таинственной силы, которая оказывает такое влияние на будущее Космоса, но для того, чтобы добиться такого понимания, нам необходимо набросать гораздо более полную историю Вселенной. Однако археология 13,7 миллиардов лет чрезвычайно сложна и отнимает много времени, так как столько древних пластов в этой истории отсутствуют или неясны, поэтому мы не можем ожидать никаких неожиданных откровений.

Итог: Вселенная расширяется быстрее, чем предсказывали более старые теории. Темная энергия, одна из величайших неразгаданных тайн космологии, может вызвать ее ускоряющееся расширение. Сейчас считается, что темная энергия составляет 68% всего во Вселенной.

Источник