Астрофизика

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

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.

Подписывайтесь на нас
Back to top button