Czym jest ciemna energia?

Ciemna energia – dominująca forma energii w kosmosie – powoduje przyspieszenie ekspansji wszechświata, lecz jej natura pozostaje całkowitą tajemnicą. Oto, co musisz wiedzieć o ciemnej energii .

Ciemna energia to hipotetyczna forma energii zaproponowana przez fizyków w celu wyjaśnienia, dlaczego wszechświat nie tylko się rozszerza, ale rozszerza się w ciągle rosnącym tempie.

Wyobraź sobie ciemną energię jako „zły odpowiednik” grawitacji — siłę „antygrawitacyjną”, która wytwarza ujemne ciśnienie wypełniające wszechświat i rozciągające całą strukturę czasoprzestrzeni. W ten sposób ciemna energia rozpycha obiekty kosmiczne od siebie z coraz większą prędkością, zamiast przyciągać je do siebie, jak to robi grawitacja.

Szacuje się, że ciemna energia stanowi około 68% do 72% całkowitej energii i materii we Wszechświecie – „budżetu” materii/energii we Wszechświecie – co oznacza, że ​​zdecydowanie dominuje zarówno nad ciemną materią, jak i nad codzienną materią.

Jedyne prawdziwe rozwiązanie na pytanie „Czym jest ciemna energia?” Obecne stwierdzenie „nie wiemy” może wydawać się niezadowalające. Naukowcy nie mają jednak co do tego całkowitej pewności. Istnieje kilku głównych „kandydatów” mogących wyjaśnić ciemną energię, w tym energia próżni kosmicznej — cząstki, które dosłownie pojawiają się i znikają w pustej przestrzeni — oraz „piąta siła” odpowiedzialna za ujemne ciśnienie, które może być przyczyną przyspieszonej ekspansji wszechświata.

Inne możliwości to różnorodność „odmian” pól, które mogłyby odpowiadać za ciemną energię, na przykład pole niskoenergetyczne zwane „kwintesencją”, pola tachionowe – hipotetyczne cząstki, które poruszają się szybciej niż światło i w ten sposób odwracają czas...

Wszystko to jest wciąż czysto hipotetyczne, co oznacza, że ​​jedynym sposobem, w jaki możemy naprawdę „dowiedzieć się”, czym jest ciemna energia, jest obserwacja jej wpływu na wszechświat.

Często zadawane pytania na temat ciemnej energii

Dlaczego ciemna energia jest niezbędną częścią wszechświata?

Około 25 lat temu stwierdzono, że Wszechświat się rozszerza i że tempo tego rozszerzania z czasem ulega przyspieszeniu. Proces ten trwa od 5 miliardów lat i powoduje oddalanie się galaktyk. Chociaż wszystkie obserwacje kosmologiczne potwierdzają to zjawisko, wciąż nie mamy wyjaśnienia tego trendu ekspansji. Znamy jednak właściwości składnika wywołującego ten efekt: musi to być substancja lub ciecz pokonująca siłę grawitacji, a także musi być rozcieńczona i rozproszona w czasoprzestrzeni.

W 1999 roku fizyk Michael Turner nadał hipotetycznemu składnikowi budżetu kosmologicznego nazwę ciemna energia. Ten ostatni składnik jest potrzebny, aby zapewnić wiarygodne wyjaśnienie obecnego trendu rozszerzania się Wszechświata. Bez niego ekspansja uległaby spowolnieniu, a w końcu Wszechświat eksplodowałby, zmniejszając odległości między galaktykami obserwowanymi w strukturze wielkoskalowej.

Skąd wiemy, że ekspansja napędzana ciemną energią nie jest związana wyłącznie z Wielkim Wybuchem?

Tak, nasz model kosmologiczny przewiduje rozszerzanie się wszechświata, a co za tym idzie, istnienie wydarzenia, które nazywamy Gorącym Wielkim Wybuchem. Jednakże obecny stan ekspansji nie jest stały w czasie, lecz wręcz przeciwnie, wzrasta; Zatem za zwiększoną szybkością ekspansji musi kryć się inny czynnik, który nie był aktywny na wczesnych etapach ewolucji Wszechświata ani w czasie, gdy formowały się galaktyki.

Dlaczego ciemna energia jest tak tajemnicza?

Ponieważ nie możemy go bezpośrednio zmierzyć, a co dopiero dowiedzieć się, z czego się składa, przeprowadzenie eksperymentów mających na celu wykrycie i zbadanie jego prawdziwej natury stanowi wyzwanie. Ponadto bieżące obserwacje nie zgadzają się z obecną wartością prędkości Hubble'a, dlatego nie jesteśmy pewni, czy ciemna energia zmienia się w czasie i jeśli tak, jak wpływa to na dynamikę ekspansji. Mamy pewne wskazówki, ale wciąż długa droga przed nami, zanim „ujawnimy” naturę i właściwości ciemnej energii.

Jakie są główne wątpliwości dotyczące ciemnej energii?

Zgodnie z większością obserwacji, najbardziej prawdopodobnym „kandydatem” na ciemną energię jest stała kosmologiczna, która często jest związana z fluktuacjami próżni kwantowej. Jest to preferowane (i najprostsze) wyjaśnienie ciemnej energii, do tego stopnia, że ​​uwzględniono je w standardowym modelu kosmologicznym. Istnieją jednak inne propozycje, takie jak pola skalarne, galeony, aksjony, pola tachionowe, a nawet dynamiczny model ciemnej energii, aby wymienić tylko niektóre.

Trudno przewidzieć, czy w ciągu najbliższych 10 lat uda nam się rozwiązać zagadkę ciemnej energii, ale na razie naukowcy zajmujący się kosmosem z pewnością są na dobrej drodze do zrozumienia jej roli. Istnieje wiele danych, które mogą pomóc w tej podróży i nie ulega wątpliwości, że robimy postępy w zrozumieniu, czym jest ciemna energia i jakie jest jej kosmiczne pochodzenie.