Astronomija

Iz česa je temna energija?

Iz česa je temna energija?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Katere so temeljne sestavine temne energije?

Ali sploh lahko kvantiziramo temno energijo, če gre za neke vrste energijo?


V dobri veri imam, da:

... nihče, ki ima kakšno znanje na tem področju, niti najmanj ne ve, kaj je temna energija ...

To je potrjeno na začetku Wikipedijine Temne energije, ki pravi:

V fizični kozmologiji in astronomiji, temna energija je neznana oblika energije ki vpliva na vesolje v največjem obsegu.

in

Gostota temne energije je zelo majhna (~ 7 × 10−30 g / cm3), veliko manj kot gostota navadne snovi ali temne snovi v galaksijah. Vendar prevladuje nad masno energijo vesolja ker je po prostoru enakomerna.

Medtem ko je temna snov vsaj "grudasta", saj je njeno lokaliziranje v bližini blokov "normalne" snovi, kot so galaksije, mogoče prikazati s preslikavo gibov zvezd, ki se odzivajo na njene gravitacijske učinke, in obstaja nekaj teoretičnih podlag za delce, ki tako šibko vplivajo na " normalna snov ", da je temna snov lahko skoraj, a ne povsem neopazna, temna energija na drugi strani ni veliko več kot ime, ki je povzročeno opaženemu pospešku na zelo velikih razdaljah:

Prvi opazovalni dokazi o njegovem obstoju so izhajali iz meritev supernov, ki so pokazale, da se vesolje ne širi s konstantno hitrostjo; širitev vesolja se pospešuje.

in

Brez uvedbe nove oblike energije ni bilo mogoče razložiti, kako je mogoče izmeriti pospešeno vesolje. Od devetdesetih let prejšnjega stoletja je temna energija najbolj sprejeta predpostavka za pospešeno širitev. Od leta 2020 obstajajo dejavna področja kozmoloških raziskav, namenjenih razumevanju temeljne narave temne energije.

Vsekakor lahko obstajajo različne teoretične razprave o tem, kako bi to lahko razložili, vendar na vaše vprašanje

Iz česa je temna energija?

Odgovor je še vedno:

... nihče, ki ima kakšno znanje na tem področju, niti najmanj ne ve, kaj je temna energija ...


Ali so črne luknje narejene iz temne energije

Dva raziskovalca Havajske univerze v Manoi sta ugotovila in popravila subtilno napako, ki je bila storjena pri uporabi enačb Einsteina & # 8217s za modeliranje rasti vesolja.

Fiziki običajno domnevajo, da je kozmološko velik sistem, kakršen je vesolje, neobčutljiv na podrobnosti majhnih sistemov, ki so v njem. Kevin Croker, podoktorski raziskovalec na Oddelku za fiziko in astronomijo, in Joel Weiner, član fakultete na Oddelku za matematiko, sta pokazala, da ta predpostavka lahko propade za kompaktne predmete, ki ostanejo po propadu in eksploziji zelo velikih zvezd .

& # 8220 80 let smo na splošno delovali ob predpostavki, da vesolje v širokih potezah ni vplivalo na podrobnosti nobene majhne regije, & # 8221 je dejal Croker. & # 8220Zdaj je jasno, da lahko splošna relativnost opazno poveže porušene zvezde - regije velikosti Honoluluja - z vedenjem vesolja kot celote, ki je več kot tisoč milijard milijard krat večje. & # 8221

Croker in Weiner sta dokazala, da lahko stopnja rasti vesolja postane občutljiva na povprečni prispevek tako kompaktnih predmetov. Predmeti se lahko tudi sami povežejo z rastjo vesolja, pridobivajo ali izgubljajo energijo, odvisno od predmetov in # 8217 sestave. Ta rezultat je pomemben, saj razkriva nepričakovane povezave med kozmološko in kompaktno fiziko objektov, kar vodi do številnih novih opazovalnih napovedi.

Ena od posledic te študije je, da stopnja rasti vesolja zagotavlja informacije o tem, kaj se zvezdam zgodi na koncu njihovega življenja. Astronomi običajno domnevajo, da velike zvezde tvorijo črne luknje, ko umrejo, vendar to ni edini možen rezultat. Leta 1966 je Erast Gliner, mladi fizik z Fizično-tehničnega inštituta Ioffe v Leningradu, predlagal alternativno hipotezo, da bi se morale zelo velike zvezde zrušiti v tako imenovane generične predmete temne energije (GEODE). Zdi se, da so to črne luknje, če jih gledamo od zunaj, vendar v nasprotju s črnimi luknjami vsebujejo temno energijo namesto singularnosti.

Bodite na tekočem z najnovejšimi Science News. Spoznajte astronomijo in vesolje ter druge zanimive teme. Naročite se brezplačno »

Leta 1998 sta dve neodvisni skupini astronomov odkrili, da se širjenje vesolja pospešuje, skladno s prisotnostjo enotnega prispevka temne energije. Vendar ni bilo priznano, da bi lahko GEODE prispevali na ta način. S popravljenim formalizmom sta Croker in Weiner pokazala, da če bi se delček najstarejših zvezd zrušil v GEODE, namesto v črne luknje, bi njihov današnji povprečni prispevek seveda ustvaril zahtevano enotno Temno energijo.

Rezultati te študije veljajo tudi za trkajoče dvojne zvezdne sisteme, ki jih skozi gravitacijski valovi opazimo s sodelovanjem LIGO-Virgo. Leta 2016 je LIGO objavil prvo opazovanje sistema, ki se je zdel trči dvojna črna luknja. Pričakovali so, da bodo takšni sistemi obstajali, vendar je bil par predmetov nepričakovano težek - približno 5-krat večji od mase črne luknje, predvidene v računalniških simulacijah. Z uporabo popravljenega formalizma sta Croker in Weiner preučila, ali LIGO-Virgo opazuje dvojna trčenja GEODE, namesto dvojnih trkov črne luknje. Ugotovili so, da GEODE rastejo skupaj z vesoljem v času do takšnih trkov. Ko pride do trkov, nastale mase GEODE postanejo 4 do 8-krat večje, v grobem soglasju z opazovanji LIGO-Virgo.

Croker in Weiner sta skrbno ločila svoj teoretični rezultat od opazovalne podpore scenarija GEODE in poudarila, da črne luknje zagotovo niso mrtve. Pokazali smo, da če obstajajo GEODE, lahko zlahka povzročijo opažene pojave, ki trenutno nimajo prepričljivih razlag. Pričakujemo številne druge opazovalne posledice scenarija GEODE, vključno s številnimi načini za njegovo izključitev. Komaj smo začeli praskati površino. & # 8221

Študija Implications of Symmetry and Pressure in Friedmann Cosmology: I. Formalizem je objavljena v izdaji časopisa The 28. avgusta 2019 Astrofizični časopis in je na voljo na spletu.

Zagotavlja: Univerza na Havajih v Manoi

Več informacij: K. S. Croker et al. Posledice simetrije in pritiska v kozmetiki Friedmann. I. Formalizem. Astrofizični časopis (2019). DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ab32da

Slika: Predmeti, kot je Powehi, nedavno posneti supermasivni kompaktni objekt v središču galaksije M87, so dejansko lahko GEODE. Powehi GEODE, prikazan v merilu, bi bil približno 2/3 polmera temne regije, posnete s teleskopom Event Horizon. Za črno luknjo se pričakuje skoraj enaka velikost. Območje, ki vsebuje temno energijo (zeleno), je nekoliko večje od črne luknje iste mase. Lastnosti katere koli skorje (vijolične), če je prisotna, so odvisne od določenega modela GEODE.
Kredit: EHT sodelovanje NASA / CXC / Univerza Villanova


Iz česa je temna energija? Kvintesenca? kozmološka konstanta?

To je ena največjih skrivnosti v znanosti. Sestavlja večino vesolja. Kaj je temna energija? Iz česa je temna energija? Kaj je quintessence? Je Temna energija kozmološka konstanta? Ali temna energija v resnici obstaja?

Večina znanstvenikov je verjela, da se mora hitrost širjenja sčasoma umirjati zaradi gravitacijskega vleka snovi. Za določitev standardne svetilnosti je bila potrebna nekakšna merilna tehnika. To se imenuje standardna sveča.

Dve skupini astronomov (Saul Perlmutter in Adam Riess ter Brian Schmidt) sta pripravili način za merjenje resničnih razdalj in rdečih premikov zelo oddaljenih galaksij, tako da so poskušali najti nedavne eksplozije Supernove - imenovane supernove tipa 1A. Ti zagotavljajo standardno svečo, ker vse supernove tipa 1A eksplodirajo s približno enako svetilnostjo. In z merjenjem rdečega premika svetlobe so lahko ugotovili, koliko prostora se je razširilo. Ugotovili so, da se vesolje pospešuje.

Energija, ki spodbuja pospešeno širjenje vesolja, se imenuje "temna energija". Torej, kaj bi lahko povzročilo?

Prvič, ta energija bi lahko bila lastnost vesolja in kozmološke konstante. Lambdo lahko razumemo kot energijsko gostoto vakuuma prostora. Izhaja iz nepopolnega preklica kvantnih nihanj.

Po Heisenbergovem principu negotovosti kvantna polja, iz katerih prihajajo vsi delci, ne morejo mirno sedeti. Delci prihajajo in izstopajo, kar povzroča nihanja ali tlak v vakuumu. Ko pa uporabimo enačbe kvantne mehanike, je teoretična energija skoraj 120 velikostnih redov večja od dejansko izmerjene.

Drug mehanizem se imenuje Quintessence. To je energijsko polje, ki prežema celotno vesolje. In je odbojno. Bila bi dinamična temna energija. Lahko se spreminja od kraja do kraja in s časom. Kvintesenco, če je resnična, je mogoče izmeriti, ker bi bile razlike v temni energiji na različnih delih vesolja izmerljive.

Obstaja pa težava z natančno uglasitvijo, ki se imenuje škandal naključij. Obe gostoti sta skoraj enaki, v preteklosti pa sta bili različni. Zakaj slučajno živimo v trenutku, ko je razlika le približno 2,3?

Če verjamemo, da je model temne energije razložen z nihanjem vakuuma, potem je zdaj nekaj zelo posebnega. In to je ogromno naključje. Če pa verjamete, da je kvintesenca resnična, potem to ni naključje.

Vzbujanja polja kvintesencije bi se kazala kot delček, verjetno bozon, vendar bi imel za razliko od vsakega drugega bozona negativno energijo. To bi pomenilo, da bi lahko lažji delci razpadli v težje delce z oddajanjem kvintesenčnih delcev z negativno energijo. Tega še ni bilo videti. Modeli, ki ustrezajo trenutnim podatkom, kažejo, da temna energija ni dinamična, ampak ostaja konstantna.

So lahko temna energija fotoni ali sevanje? Ne, ker se energijska gostota sevanja in fotonov spreminja s širjenjem prostora. Temna energija pa ostaja enaka. Zakaj, če se gostota ne zmanjša, vesolje pospeši?

Kajti to pomeni, da se vsak kubični centimeter prostora konstantno širi. Na zelo velikih razdaljah je torej kumulativni učinek pospeševanje vesolja.


Na črnem trgu se s pangolini trguje do izumrtja

Tradicionalna kitajska medicina in vietnamska kultura poganjata pangolin v izumrtje.

  • Pangolini so ena najbolj zanimivih in prikupnih vrst, vendar jih lovijo in z njimi trgujejo skoraj do izumrtja.
  • The Kitajska farmakopeja je ogromna knjiga pooblaščene kitajske medicine in služi kot knjiga receptov za "tradicionalno kitajsko medicino."
  • V knjigi so značilni pangolini, leopardi in medvedi. Napačna ideja, da imajo te živali zdravilno vrednost, vodi do več milijard dolarjev vrednega črnega trga.

Leta 2020 so pangolini objavili novico, ker so jih obtožili, da so eden od možnih kandidatov za to, da svetu dajo COVID. Pozneje so bili oproščeni, a škoda vseeno storjena. Obstaja osem vrst pangolinov v številnih državah in celinah, od ranljivih do kritično ogroženih, vendar so bili vsi krivično obregnjeni kot začetek svetovne pandemije.

Pangolini so po vsem svetu priljubljeni, kako očarljivi so. Nestalno brbljajo, za razliko od majhnega malčka, ki se premeša od praznika do praznika. Poudarjeno je bilo, da so videti kot v nenehnem živčnem pričakovanju. Morda ni brez razloga. Pangolini so najbolj prodana žival na svetu, trg črnega trga pa je vreden milijarde trgovcev na črno. Ocenjujejo, da predstavljajo 20 odstotkov vse nezakonite trgovine z živalmi.


Kaj sta "temna snov" in "temna energija"?

Vsebina vesolja naj bi bila sestavljena iz treh vrst snovi: običajne snovi, temne snovi in ​​temne energije.

Običajno snov sestavljajo atomi, ki sestavljajo zvezde, planete, človeška bitja in vse druge vidne predmete v vesolju. Kolikor se sliši ponižno, običajna snov skoraj zagotovo predstavlja najmanjši delež vesolja, nekje med 1% in 10%.

Več astronomov je opazovalo Vesolje, več snovi so morali najti, da bi vse razložili. Te snovi ni bilo mogoče narediti iz običajnih atomov, sicer pa bi bilo videti več zvezd in galaksij. Namesto tega so za to posebno snov ustvarili izraz "temna snov", ravno zato, ker ne uide našemu zaznavanju.

Hkrati so fiziki, ki so poskušali nadalje razumeti naravne sile, začeli verjeti, da mora biti v vesolju novih in eksotičnih delcev snovi.

Te bi komaj kdaj vplivale na normalno snov in mnogi zdaj verjamejo, da so ti delci temna snov. Trenutno že poteka veliko poskusov za odkrivanje delcev temne snovi, noben pa ni bil uspešen. Kljub temu astronomi še vedno verjamejo, da lahko nekje med 30% in 99% vesolja sestavlja temna snov.

Temna energija je zadnji dodatek k vsebini vesolja. Prvotno je Albert Einstein predstavil idejo o vseobsegajoči "kozmični energiji", preden je vedel, da se vesolje širi. Vesolje, ki se širi, ni potrebovalo "kozmološke konstante", kot je svojo energijo imenoval Einstein.

Vendar pa so v devetdesetih letih opazovanja eksplodirajočih zvezd v oddaljenem vesolju nakazovala, da se vesolje ne samo širi, temveč tudi pospešuje. Edini način za razlago tega je bil ponovna uvedba Einsteinove kozmične energije v nekoliko spremenjeni obliki, imenovani "temna energija". Nihče ne ve, kakšna bi lahko bila temna energija.

V trenutno priljubljenem "modelu skladnosti" vesolja naj bi bilo 70% kozmosa temne energije, 25% temne snovi in ​​5% normalne snovi.


So črne luknje narejene iz temne energije?

Dva raziskovalca Havajske univerze v Manoi sta ugotovila in popravila subtilno napako, ki je bila storjena pri uporabi Einsteinovih enačb za modeliranje rasti vesolja.

Fiziki običajno domnevajo, da je kozmološko velik sistem, kakršen je vesolje, neobčutljiv na podrobnosti majhnih sistemov, ki so v njem. Kevin Croker, podoktorski raziskovalec na Oddelku za fiziko in astronomijo, in Joel Weiner, član fakultete na Oddelku za matematiko, sta pokazala, da ta predpostavka lahko propade za kompaktne predmete, ki ostanejo po propadu in eksploziji zelo velikih zvezd .

"80 let smo na splošno delovali ob predpostavki, da vesolje v širokih potezah ni vplivalo na podrobnosti nobene majhne regije," je dejal Croker. "Zdaj je jasno, da lahko splošna relativnost opazno poveže zrušene zvezde - regije velikosti Honoluluja - z vedenjem vesolja kot celote, ki je več kot tisoč milijard milijard krat večje."

Croker in Weiner sta dokazala, da lahko stopnja rasti vesolja postane občutljiva na povprečni prispevek tako kompaktnih predmetov. Predmeti se lahko tudi sami povežejo z rastjo vesolja, pridobivajo ali izgubljajo energijo, odvisno od njihove sestave. Ta rezultat je pomemben, saj razkriva nepričakovane povezave med kozmološko in kompaktno fiziko objektov, kar vodi do številnih novih opazovalnih napovedi.

Ena od posledic te študije je, da stopnja rasti vesolja zagotavlja informacije o tem, kaj se zvezdam zgodi na koncu njihovega življenja. Astronomi običajno domnevajo, da velike zvezde tvorijo črne luknje, ko umrejo, vendar to ni edini možen rezultat. Leta 1966 je Erast Gliner, mladi fizik z Fizično-tehničnega inštituta Ioffe v Leningradu, predlagal alternativno hipotezo, da bi se morale zelo velike zvezde zrušiti v tako imenovane generične predmete temne energije (GEODE). Zdi se, da so to črne luknje, če jih gledamo od zunaj, vendar v nasprotju s črnimi luknjami vsebujejo temno energijo namesto singularnosti.

Leta 1998 sta dve neodvisni skupini astronomov odkrili, da se širjenje vesolja pospešuje, skladno s prisotnostjo enotnega prispevka temne energije. Vendar ni bilo priznano, da bi lahko GEODE prispevali na ta način. S popravljenim formalizmom sta Croker in Weiner pokazala, da če bi se delček najstarejših zvezd zrušil v GEODE, namesto v črne luknje, bi njihov današnji povprečni prispevek seveda ustvaril zahtevano enotno Temno energijo.

Rezultati te študije veljajo tudi za trkajoče dvojne zvezdne sisteme, ki jih skozi gravitacijski valovi opazimo s sodelovanjem LIGO-Virgo. Leta 2016 je LIGO objavil prvo opazovanje sistema, ki se je zdel trči dvojna črna luknja. Pričakovali so, da bodo takšni sistemi obstajali, toda par predmetov je bil nepričakovano težek - približno 5-krat večji od mase črne luknje, predvidene v računalniških simulacijah. Z uporabo popravljenega formalizma sta Croker in Weiner preučila, ali LIGO-Virgo opazuje dvojna trčenja GEODE, namesto dvojnih trkov črne luknje. Ugotovili so, da GEODE rastejo skupaj z vesoljem v času do takšnih trkov. Ko pride do trkov, nastale mase GEODE postanejo 4 do 8-krat večje, v grobem soglasju z opazovanji LIGO-Virgo.

Croker in Weiner sta skrbno ločila svoj teoretični rezultat od opazovalne podpore scenarija GEODE in poudarila, da "črne luknje zagotovo niso mrtve. Kar smo pokazali, je, da če GEODE obstajajo, lahko zlahka povzročijo opažene pojave, ki trenutno primanjkuje prepričljivih razlag. Pričakujemo številne druge opazovalne posledice scenarija GEODE, vključno s številnimi načini za njegovo izključitev. Komaj smo začeli praskati po površini. "


Iščem eksplodirajoče zvezde

Obe ekipi sta preiskovali razred eksplodirajočih zvezd, znanih kot supernove tipa Ia. Te zvezde so beli pritlikavci & mdash vroča, gosta, odmrla jedra zvezd, ki so bila nekoč podobna Soncu & mdash z bližnjimi zvezdnimi spremljevalci. Beli škrat svojemu spremljevalcu "ukrade" vroč plin. Plin se kopiči in tvori super vroč sloj na vrhu belega škrata. Ko plin potisne zvezdo mimo kritične mase, sproži ubežno jedrsko eksplozijo, ki zvezdo razstreli na delce. Za nekaj časa lahko supernova zasenči celo galaksijo običajnih zvezd, zato je te eksplodirajoče zvezde enostavno videti tudi v oddaljenih galaksijah.

Sposobnost videti supernove tipa Ia daleč po vesolju jim naredi dobre "standardne sveče" & mdash način za merjenje razdalje do drugih galaksij.

Vse supernove tipa Ia posvetlijo in zbledijo na predvidljiv način. Merjenje časa, ko supernova posvetli in nato zbledi, razkrije njeno resnično svetlost. Če primerjamo resnično svetlost zvezde s tem, kako svetla je na našem nebu, lahko astronomi poiščejo njeno razdaljo.

Še en korak dopolni sliko. Astronomi merijo, kako hitro se zvezda oddaljuje od Zemlje, tako da izmerijo njen rdeči premik in razširijo raztezanje svojih svetlobnih valov s širjenjem samega vesolja.

Posnetki vesoljskega teleskopa Hubble prikazujejo supernove (puščice) v treh oddaljenih galaksijah. [P. Garnavich (CfA) / Skupina za iskanje iskalnikov Supernova / NASA]


Kvintesenca

Kvintesenca je ena ideja - hipoteza - o tem, kaj je temna energija (ne pozabite, da je temna energija stenografski izraz navideznega pospeševanja širjenja vesolja… ali oblika masne energije, ki povzroča to opaženo pospeševanje, v kozmoloških modelih, zgrajenih z Einsteinova teorija splošne relativnosti).

Beseda quintessence pomeni peto bistvo in je nekako prikupna ... se spomnite Zemlje, vode, ognja in zraka, & # 8216 štiri esence & # 8217 starih Grkov? No, v sodobni kozmologiji obstajajo tudi štiri esence: normalna snov, sevanje (fotoni), hladna temna snov in nevtrini (ki so vroča temna snov!).

Kvintesenca pokriva vrsto hipotez (ali modelov). Glavna razlika med kvintesenco kot (možno) razlago temne energije in kozmološke konstante & Lambda (ki sega nazaj do Einsteina in zgodnjih let 20. stoletja) je ta, da se kvintesenca spreminja s časom. (čeprav počasi) in se lahko razlikujejo tudi glede na lokacijo (prostor). Ena različica kvintesencije je fantomska energija, pri kateri se gostota energije s časom povečuje in vodi do velikega konca vesolja.

Kvintesenca kot skalarno polje v fiziki ni niti najmanj nenavadno (primer Newtonovega gravitacijskega potenciala je en primer, za resnično skalarno polje je Higgsovo polje Standardnega modela fizike delcev primer kompleksnega skalarnega polja). , ima nekaj skupnih težav s kozmološko konstanto (na kratko, kako lahko je tako majhna).

Ali je mogoče kvintesenco opazovati ali jo je mogoče ločiti od kozmološke konstante? V astronomiji, da ... z iskanjem poti za opazovanje (in merjenje) pospeševanja vesolja v zelo različnih časih (quintessence in & Lambda napovedujejo različne rezultate). Drug način je lahko opazovanje sprememb osnovnih konstant (npr. Konstanta fine strukture) ali kršitev Einsteinovega načela enakovrednosti.

Eden od projektov, ki je želel natančneje izmeriti pospešek vesolja, je bil ESSENCE (& # 8220Equation of State: SupErNovae trace Cosmic Expansion & # 8221).

Leta 1999 je CERN Courier objavil lep povzetek kozmologije, kot je bila takrat razumljena, leto dni po odkritju temne energije Kvintesenca kozmologije (vredna je branja, čeprav se je v zadnjem desetletju marsikaj zgodilo).

Epizode astronomije Cast, pomembne za kvintesenco, vključujejo V kaj se vesolje širi? In Vesolje temne energije.


UH ŠTUDIJA: Ali so črne luknje narejene iz temne energije?

Predmeti, kot je Powehi, nedavno posneti supermasivni kompaktni objekt v središču galaksije M87, so dejansko lahko GEODE. Powehi GEODE, prikazan v merilu, bi bil približno 2/3 polmera temne regije, posnete s teleskopom Event Horizon na Maunakei. Za črno luknjo se pričakuje skoraj enaka velikost. Območje, ki vsebuje temno energijo (zeleno), je nekoliko večje od črne luknje iste mase. Lastnosti katere koli skorje (vijolične), če je prisotna, so odvisne od določenega modela GEODE. PC: sodelovanje EHT NASA / CXC / Univerza Villanova

Dva raziskovalca univerze Hawai`i v Mānoi sta odkrila in popravila subtilno napako, ki je bila storjena pri uporabi Einsteinovih enačb za modeliranje rasti vesolja.

Fiziki običajno domnevajo, da je kozmološko velik sistem, kakršen je vesolje, neobčutljiv na podrobnosti majhnih sistemov, ki so v njem. Kevin Croker, podoktorski raziskovalec na Oddelku za fiziko in astronomijo, in Joel Weiner, član fakultete na Oddelku za matematiko, sta pokazala, da ta predpostavka lahko propade za kompaktne predmete, ki ostanejo po propadu in eksploziji zelo velikih zvezd .

"80 let na splošno delujemo ob predpostavki, da vesolje v širokih potezah ni vplivalo na podrobnosti nobene majhne regije," je dejal Croker. "Zdaj je jasno, da lahko splošna relativnost opazno poveže porušene zvezde - regije velikosti Honoluluja - z vedenjem vesolja kot celote, ki je več kot tisoč milijard milijard krat večje."

Croker in Weiner sta dokazala, da lahko stopnja rasti vesolja postane občutljiva na povprečni prispevek tako kompaktnih predmetov. Predmeti se lahko tudi sami povežejo z rastjo vesolja, pridobivajo ali izgubljajo energijo, odvisno od njihove sestave. Ta rezultat je pomemben, saj razkriva nepričakovane povezave med kozmološko in kompaktno fiziko objektov, kar vodi do številnih novih opazovalnih napovedi.

Ena od posledic te študije je, da stopnja rasti vesolja zagotavlja informacije o tem, kaj se zvezdam zgodi na koncu njihovega življenja. Astronomi običajno domnevajo, da velike zvezde tvorijo črne luknje, ko umrejo, vendar to ni edini možen rezultat. Leta 1966 je Erast Gliner, mladi fizik z Fizično-tehničnega inštituta Ioffe v Leningradu, predlagal alternativno hipotezo, da bi se morale zelo velike zvezde zrušiti v tako imenovane generične predmete temne energije (GEODE). Zdi se, da so to črne luknje, če jih gledamo od zunaj, vendar v nasprotju s črnimi luknjami vsebujejo temno energijo namesto singularnosti.

Leta 1998 sta dve neodvisni skupini astronomov odkrili, da se širjenje vesolja pospešuje, skladno s prisotnostjo enotnega prispevka temne energije. Vendar ni bilo priznano, da bi lahko GEODE prispevali na ta način. S popravljenim formalizmom sta Croker in Weiner pokazala, da če bi se delček najstarejših zvezd zrušil v GEODE, namesto v črne luknje, bi njihov današnji povprečni prispevek seveda ustvaril zahtevano enotno Temno energijo.

Rezultati te študije veljajo tudi za trkajoče dvojne zvezdne sisteme, ki jih skozi gravitacijski valovi opazimo s sodelovanjem LIGO-Virgo. Leta 2016 je LIGO objavil prvo opazovanje sistema, ki se je zdel trči dvojna črna luknja. Pričakovali so, da bodo takšni sistemi obstajali, vendar je bil par predmetov nepričakovano težek - približno 5-krat večji od mase črne luknje, predvidene v računalniških simulacijah. Z uporabo popravljenega formalizma sta Croker in Weiner preučila, ali LIGO-Virgo opazuje dvojna trčenja GEODE, namesto dvojnih trkov črne luknje. Ugotovili so, da GEODE rastejo skupaj z vesoljem v času do takšnih trkov. Ko pride do trkov, nastale mase GEODE postanejo 4- do 8-krat večje, v grobem soglasju z opazovanji LIGO-Virgo.

Croker in Weiner sta skrbno ločila svoj teoretični rezultat od opazovalne podpore scenarija GEODE in poudarila, da "črne luknje zagotovo niso mrtve. Pokazali smo, da če obstajajo GEODE, lahko zlahka povzročijo opažene pojave, ki trenutno nimajo prepričljivih razlag. Pričakujemo številne druge opazovalne posledice scenarija GEODE, vključno s številnimi načini za njegovo izključitev. Komaj smo začeli praskati po površini. "

Študija Implications of Symmetry and Pressure in Friedmann Cosmology: I. Formalizem je objavljena v izdaji The Astrophysical Journal 28. avgusta 2019 in je dostopna na spletu. Trenutno je v pregledu nadaljnje delo, ki podrobno opisuje specifične posledice teh rezultatov za raziskave Dark Energy in opazovalnice gravitacijskih valov.


Iz česa je temna energija? Kvintesenca? kozmološka konstanta?

To je ena največjih skrivnosti v znanosti. Sestavlja večino vesolja. Kaj je temna energija? Iz česa je temna energija? Kaj je quintessence? Je Temna energija kozmološka konstanta? Ali temna energija v resnici obstaja?

Večina znanstvenikov je verjela, da se mora hitrost širjenja sčasoma umirjati zaradi gravitacijskega vleka snovi. Za določitev standardne svetilnosti je bila potrebna nekakšna merilna tehnika. To se imenuje standardna sveča.

Dve skupini astronomov (Saul Perlmutter in Adam Riess ter Brian Schmidt) sta pripravili način za merjenje resničnih razdalj in rdečih premikov zelo oddaljenih galaksij, tako da so poskušali najti nedavne eksplozije Supernove - imenovane supernove tipa 1A. Ti zagotavljajo standardno svečo, ker vse supernove tipa 1A eksplodirajo s približno enako svetilnostjo. In z merjenjem rdečega premika svetlobe so lahko ugotovili, koliko prostora se je razširilo. Ugotovili so, da se vesolje pospešuje.

Energija, ki spodbuja pospešeno širjenje vesolja, se imenuje "temna energija". Torej, kaj bi lahko povzročilo?

Prvič, ta energija bi lahko bila lastnost vesolja in kozmološke konstante. Lambdo lahko razumemo kot energijsko gostoto vakuuma prostora. Izhaja iz nepopolnega preklica kvantnih nihanj.

Po Heisenbergovem principu negotovosti kvantna polja, iz katerih prihajajo vsi delci, ne morejo mirno sedeti. Delci prihajajo in izstopajo, kar povzroča nihanja ali tlak v vakuumu. Ko pa uporabimo enačbe kvantne mehanike, je teoretična energija skoraj 120 velikostnih redov večja od dejansko izmerjene.

Drug mehanizem se imenuje Quintessence. To je energijsko polje, ki prežema celotno vesolje. In je odbojno. Bila bi dinamična temna energija. Lahko se spreminja od kraja do kraja in s časom. Kvintesenco, če je resnična, je mogoče izmeriti, ker bi bile razlike v temni energiji na različnih delih vesolja izmerljive.

Obstaja pa težava z natančno uglasitvijo, ki se imenuje škandal naključij. Obe gostoti sta skoraj enaki, v preteklosti pa sta bili različni. Zakaj slučajno živimo v trenutku, ko je razlika le približno 2,3?

Če verjamemo, da je model temne energije razložen z nihanjem vakuuma, potem je zdaj nekaj zelo posebnega. In to je ogromno naključje. Če pa verjamete, da je kvintesenca resnična, potem to ni naključje.

Vzbujanja polja kvintesencije bi se kazala kot delček, verjetno bozon, vendar bi imel za razliko od vsakega drugega bozona negativno energijo. To bi pomenilo, da bi lahko lažji delci razpadli v težje delce z oddajanjem kvintesenčnih delcev z negativno energijo. Tega še ni bilo videti. Modeli, ki ustrezajo trenutnim podatkom, kažejo, da temna energija ni dinamična, ampak ostaja konstantna.

So lahko temna energija fotoni ali sevanje? Ne, ker se energijska gostota sevanja in fotonov spreminja s širjenjem prostora. Temna energija pa ostaja enaka. Zakaj, če se gostota ne zmanjša, vesolje pospeši?

Kajti to pomeni, da se vsak kubični centimeter prostora konstantno širi. Na zelo velikih razdaljah je torej kumulativni učinek pospeševanje vesolja.


Kaj počne temna energija?

Čeprav raziskovalci ne razumejo popolnoma temne energije, so svoje znanje o tem pojavu uporabili za izdelavo modelov vesolja, ki pojasnjujejo vse od Velikega poka do sodobne obsežne strukture galaksij. Nekateri od teh modelov napovedujejo temno energijo raztrgal vse, kar obstaja že milijarde let.

Vodilna razlaga temne energije kaže na to, da gre za vrsto zadržane energije, ki je značilna za tkivo prostora-časa. "Ta preprost model praktično deluje zelo dobro in je neposreden dodatek kozmološkemu modelu, ne da bi mu bilo treba spreminjati zakon gravitacije," je Baojiu Li, matematični fizik z univerze Durham v Združenem kraljestvu, prej povedal Live Science. But the idea comes with one major problem: Physicists predict that the value of the vacuum's energy should be 120 orders of magnitude higher than what cosmologists observe in measurements, Li said.

An alternative idea posits that dark energy is an additional fundamental force, joining the four already known (gravity, electromagnetism, and the strong and weak nuclear forces). But this conjecture doesn't explain why humans don't notice this extra force in our day-to-day lives. So, theorists have also built creative models suggesting that this mysterious force is hidden in some way.

The measured value of dark energy is currently the subject of an intense debate between rival factions in physics. Some researchers have measured dark energy's power using the cosmic microwave background, a dim echo of the Big Bang, and produced one estimate.

But other astronomers, who measure dark energy's strength using the light of distant cosmic objects, have produced a different value, and nobody has yet been able to explain the discrepancy. Some experts have suggested that dark energy's power varies over time, though proponents of that idea have yet to convince a majority of their peers of this explanation.


Poglej si posnetek: TEMNÁ HMOTA A TEMNÁ ENERGIA - najväčšie hádanky fyziky (Oktober 2022).