Я никогда не понимал теорию, лежащую в основе существования темной материи и темной энергии. Я знаю, что это как-то связано с тем, что гравитационное притяжение сильнее, чем, по нашим расчетам, оно ДОЛЖНО быть, может кто-нибудь объяснить это более подробно?
Некоторые дополнения к ответу MBR:
На самом деле мы не знаем, что темная материя и темная энергия действительно существуют, но у нас есть косвенные подсказки. Вы часто будете слышать заявления о том, что темная материя и темная энергия являются двумя основными проблемами современной космологии, в том числе и со стороны профессиональных астрономов, но это эпистемологическое заблуждение: вы не можете называть гипотезу проблемой .
В настоящее время у нас есть несколько наблюдательных аномалий (как определено Т. Куном): а именно кривая вращения галактик, светимость сверхновых, спектр мощности реликтового излучения... (и некоторые дополнительные вещи, такие как сложность измерения G или обнаружения непосредственно гравитационные волны).
Согласно истории науки, у нас есть 3 способа решения этих аномалий:
Темная материя и темная энергия — это два онтологических подхода, которые, кажется, работают довольно хорошо: добавив два простых компонента, мы можем применить широкий спектр наблюдений. Именно поэтому они нравятся астрономам: их моделирование относительно простое и позволяет все хорошо уместить. Но на данный момент мы не знаем их природу.
Некоторые говорят, что с WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) и космической обсерваторией Planck мы вступили в эру точной космологии: но это верно только в том случае, если наша парадигма подходов темной материи/темной энергии верна. Если это не так, то в настоящее время мы неправильно интерпретируем то, что измеряем, но в конечном итоге более точные измерения могут привести к лучшему пониманию текущих космологических аномалий.
Итак, темная материя и темная энергия — это два элегантных и минималистских подхода к нескольким фундаментальным проблемам. Это очень горячая тема в космологии, но однажды мы можем понять, что у нас были проблемы только потому, что наша нынешняя парадигма была ошибочной.
Темная материя и темная энергия — две разные вещи, объясняющие разные наблюдения.
Темная материя :
Темная материя нужна, чтобы объяснить, среди прочего, кривую вращения галактик. Можно было бы ожидать, что эти кривые вращения будут уменьшаться на больших радиусах (потому что следует ожидать кеплеровского вращения для галактик), но это не так, кривые вращения плоские, что объясняет «скрытую массу» в галактиках, поддерживающую такое вращение. паттерн, то есть темная материя. Темная материя также объясняет некоторые свойства скоплений галактик и флуктуации реликтового излучения.
Темная энергия :
Темная энергия необходима для объяснения ускоренного расширения Вселенной. Это расширение в основном измерялось с использованием сверхновых типа Ia (термоядерных сверхновых, которые являются результатом аккреции вещества белым карликом и достижения массы Чандрасекара), которые представляют собой «стандартные свечи». Считается, что абсолютная величина этих объектов хорошо известна, поэтому, если вы наблюдаете их во Вселенной, вы можете легко определить расстояние до них по их красному смещению. Эти наблюдения показывают ускоренное расширение Вселенной (под расширением мы подразумеваем, что относительное расстояние между двумя далекими галактиками увеличивается, расстояния в локальной Вселенной не затрагиваются). Чтобы объяснить это ускорение, нужна какая-то энергия, равномерно распределенная во Вселенной, т. е. темная энергия.
Не путайте:
Темную энергию и темную материю нельзя спутать друг с другом, потому что темная энергия равномерно распределена во Вселенной, тогда как темная материя следует некоторому распределению (обычно она более или менее распределена вместе с материей).
Заключительные слова:
Наконец, «темная материя» и «темная энергия» — это в основном слова, характеризующие наше незнание этих наблюдений, которые не могут быть объяснены стандартными законами физики. Вот почему ведется такая интенсивная работа над этими темами, чтобы попытаться лучше охарактеризовать эти темные вещи и понять, чем они могут быть.
Еще о темной энергии/материи:
У людей есть довольно хорошее представление о том, что темная энергия существует, потому что, если вы наметите расширение двух объектов во Вселенной с течением времени, от их происхождения, вы получите кривую нормального распределения. По сути, скорость расширения Вселенной сначала была быстрее, чем медленнее, а недавно (или, по крайней мере, относительно) расширение снова ускорилось. Это означает, что когда Вселенная зарождалась, она быстро расширялась, и когда этот импульс начал ослабевать, гравитация начала стягивать вещи обратно. Однако, чтобы объяснить недавнее ускорение расширения, должна существовать сила, которая с течением времени увеличивалась в силе и была способна вызвать ускорение расширения (все это происходит между галактиками, в таких областях, как солнечные системы и галактики, гравитация является слишком сильно, чтобы быть затронутым). Считается, что по мере расширения Вселенной темная энергия равномерно увеличивается, чтобы занять новое пространство. Это означает, что темная энергия увеличивается, тем самым ускоряя расширение.
Мы знаем, что Вселенная расширяется из-за красного смещения. По сути, по мере того, как свет проходит через вселенную, вселенная расширяется. На достаточном расстоянии свет будет заметно терять энергию, так что фиолетовый свет будет падать в сторону красного (отсюда и название «красное смещение»). Это происходит потому, что, если смотреть из нашей расширяющейся Вселенной, кажется, что свет теряет энергию, тогда как на самом деле ему приходится путешествовать дальше по мере расширения пространства.
Что касается темной материи, короче говоря, мы знаем, что есть нечто, имеющее гравитацию, которую мы не можем обнаружить иначе. Темная материя, в отличие от темной энергии, неоднородна. Он образует нитевидные образования, которые соответствуют нитевидным образованиям галактик.
астромакс