Temna energija je eden najbolj enigmatičnih in neznanih pojavov na področju kozmologije.. Kljub dejstvu, da predstavlja približno 70 % energijske vsebine vesolja, ostaja njegova natančna narava skrivnost.
V tem članku boste imeli priložnost poglobljeno raziskati koncept temne energije, zgodovino njenega odkritja, teorije, ki jo poskušajo razložiti, in izzive, s katerimi se soočajo znanstveniki pri iskanju razumevanja te kozmične enigme. Tega vabila ne smete zamuditi, ugotovite, kaj je Temna energija: skrivnost širjenja vesolja.
Kaj je temna energija?
Temna energija je koncept v teoretični fiziki in kozmologiji, ki se uporablja za opis oblika energije, za katero se zdi, da je prisotna v celotnem vesolju in je vključena v pospešeno širjenje vesolja.
Zaseda 70% kozmičnega prostora in njegova natančna narava še vedno ni znana. Vemo le, da obstaja in kako se obnaša, kar dokazujejo kozmološka opazovanja, iz katerih so bili oblikovani teoretični modeli, ki pojasnjujejo, kako ta skrivnostna oblika energije vpliva na kozmično organizacijo.
Kako se temna energija obnaša v vesolju?
To kažejo astronomska opazovanja je odgovoren za pospešitev širjenja vesolja od približno 6,145 milijonov let nazaj deluje kot odbojna gravitacijska sila.
Iz okvira splošne teorije relativnosti, ki jo je oblikoval Albert Einstein, bi lahko temno energijo obravnavali kot dodaten vir energije in mase, ki prispeva k ukrivljenosti prostora-časa. Na ta način temna energija bi lahko bil a kozmološka konstanta, oblika vakuumska energija ki ostaja konstanten v času in prostoru.
Druge teorije po drugi strani predlagajo temno energijo bi lahko povezali z dinamičnimi energijskimi poljikot on kvintesenčno polje ali kvintesenca, ki se lahko sčasoma spremeni in ima lastnosti, podobne tekočini.
Kot lahko vidimo, so teoretični modeli različni in vsak od njih kaže na drugačen pristop v poskusu razlage narave te čudne oblike energije in njenega obnašanja v vesolju. Kasneje se bomo poglobili v teoretične modele, ki do zdaj poskušajo pojasniti, kaj je temna energija.
Temna energija in temna snov nista isto
Pomembno je, da temne energije ne zamenjujete s temno snovjo, to sta dva zelo različna koncepta od kozmologije in čeprav oba sestavljata večino sestave vesolja, imata različni vlogi.
- Temna snov je oblika materije, torej oprijemljiva masa, ki kot taka izvaja močan gravitacijski vpliv na vidno snov vesolja.
- Temna energija pa je hipotetična ali teoretizirana oblika energije. katerega obstoj je zgolj sklepanje na podlagi učinka, ki ga ima na pospešeno širjenje vesolja, kar ima za posledico skrivnostno silo neznane narave. Temne energije ni mogoče obravnavati kot konvencionalno obliko energije in je zato težje razumeti kot temna snov.
Skratka, temna snov je oblika materije, medtem ko je temna energija povezana s poljem, ki zaseda ves prostor in ga je več kot temne snovi.
Kako so odkrili temno energijo?
V naslednjih nekaj vrsticah se bomo na kratko podali v zgodovino teoretične fizike, ki je vodila do odkritja temne energije. Začnemo:
Einsteinova kozmološka konstanta
Po mnenju samega Einsteina je bila kozmološka konstanta "njegova največja napaka." Znanost pa gradi "kopičenje napak" in to omogoča njen napredek. Morda je bila ta "napaka" približek globljemu poznavanju vesolja.
Albert Einstein je predlagal kozmološko konstanto, da bi dobil stabilno rešitev svoje enačbe gravitacijskega polja, ki bi vodilo do kazanja na vesolje, ki je v stacionarnem stanju.
Vendar pa so opazovanja Edwina Hubbla pokazala, da se vesolje širi., in tam je Einstein kozmološko konstanto označil za "svojo največjo napako". Zgodovina fizike je bila v tem trenutku v uvodu v odkritje vzroka za širjenje vesolja: temne energije.
Pospeševanje širjenja vesolja
Odkritje oddaljenih supernov s strani dveh skupin astronomov leta 1998 je pomenilo mejnik v zgodovini kozmologije, saj so znanstveniki oblikovali "košček, ki bi ustrezal sestavljanki", ki bi pojasnil pospešeno širjenje vesolja: temna energija je bila predlagana kot vzrok tega pospeška.
Teorije in razlagalni modeli temne energije
Kozmološka konstanta in energija vakuuma
Ena izmed najbolj sprejetih teorij za razlago temne energije je, da je povezana z energijo samega vakuuma prostora-časa.
Einsteinovo kozmološko konstanto lahko razlagamo kot manifestacijo vakuumske energije., ki ima odbijajoč učinek na širjenje vesolja. Tako bi po teoriji relativnosti temna energija vplivala na tisto "prostorsko-časovno tkivo", ki podpira vesolje, ga ukrivlja in povzroča njegovo širjenje.
Kvintesenca in skalarna polja
Druga teorija kaže, da bi lahko bila temna energija oblika "kvintesenca", vrsta snovi, katere energijska gostota se lahko spreminja v času in prostoru.
Ta kvintesenca bi bila povezana s skalarnimi polji, katerih prispevki k energijski gostoti bi se lahko skozi čas počasi spreminjali.
Kozmološka opazovanja kažejo na obstoj temne energije
Supernove tipa Ia
Prvi neposredni dokazi o temni energiji so izhajali iz opazovanj pospeševanja stopnje širjenja vesolja s preučevanjem supernov tipa Ia. Te svetle umirajoče zvezde dovoljeno astronomom izračunati razdalje do gostiteljskih galaksij in ugotoviti, kako hitro so se oddaljevali od nas.
Kozmično sevanje ozadja
Drugi dokazi o obstoju temne energije so bili pridobljeni z opazovanjem sevanje kozmičnega ozadja, ki je toplotni odmev velikega poka. Natančne meritve temperaturnih nihanj v tem sevanju so znanstvenikom omogočile, da zelo natančno ocenijo količino temne energije v vesolju.
Aktualni projekti za raziskave temne energije
Raziskava temne energije (DES)
Raziskava temne energije je projekt astronomskega opazovanja, ki si prizadeva pridobiti boljše razumevanje temne energije s pomočjo merjenje porazdelitve galaksij in širjenja vesolja. Ta projekt za izvajanje svojih opazovanj uporablja teleskop Victor M. Blanco na medameriškem observatoriju Cerro Tololo v Čilu.
Rimski vesoljski teleskop Nancy Grace
Rimski vesoljski teleskop Nancy Grace, ki naj bi bil izstreljen v naslednjem desetletju, je namenjen preučevanju temne energije in zagotavljanju globljega vpogleda v njeno naravo. Ta vesoljski teleskop je zasnovan tako, da deluje natančne meritve širjenja vesolja v kozmičnem času.
Nekaj alternativnih razlag temne energije
Spremembe splošne teorije relativnosti
Ena od možnosti za razlago temne energije je, da Einsteinova splošna teorija relativnosti ni uporabna za kozmološke lestvice in jo je treba spremeniti. Vendar do zdaj, noben poskus spreminjanja splošne teorije relativnosti ni uspel odpraviti temne energije brez kršitve drugih opazovanj.
Učinki temne snovi
Druga alternativna razlaga bi lahko bila, da je temna energija a sekundarni učinek interakcije temne snovi z gravitacijo in energijo vakuuma v kozmičnih merilih. Čeprav je ta ideja zanimiva, še vedno ni dokončnih dokazov, ki bi podpirali to hipotezo.
Prihodnost vesolja
Vesolje, ki se vedno širi
Če obstaja nekaj, v kar smo prepričani, je to, da se vesolje širi z naraščajočo hitrostjo in da je to posledica tistega, čemur so znanstveniki rekli temna energija.
Prisotnost temne energije torej pomeni, da se bo vesolje v prihodnjih časih še naprej širilo, zdi se, da nič ne ustavi njegovega pospeševanja. Torej, v daljni prihodnosti, skoraj vse galaksije nam bodo izginile izpred oči in ostali bomo sami v vedno bolj praznem in temnem vesolju. Vsaj moteče je, da ne vemo, ali bo človeška vrsta preživela, da bi to videla.
Hladna in temačna usoda?
Če bo temna energija še naprej prevladovala pri širjenju vesolja, je možno, da bo sčasoma dosegla stanje, imenovano "toplotna smrt", v katerem bodo vse zvezde porabljene in ne bo dovolj energije za ustvarjanje novih kozmičnih struktur. Po tem scenariju bi vesolje postalo vse bolj hladno in temno.
Na koncu
Temna energija je ena največjih skrivnosti sodobne kozmologije. Njegovo odkritje je znanstvenike pripeljalo do iskanja novih teorij in razlag te enigme.
Čeprav še ni popolnoma razumljena, je iskanje boljšega razumevanja temne energije še vedno prednostna naloga astronomskih raziskav. S projekti, kot sta Dark Energy Survey in rimski vesoljski teleskop Nancy Grace, Znanstveniki upajo, da bodo razvozlali skrivnost temne energije in končno razkrili pravo naravo vesolja, v katerem živimo.
Kaj misliš? Usoda in vedenje vesolja sta presenetljiva in vse po zaslugi la Temna energija: skrivnost širjenja vesolja.