Здесь профан со склонностью к астрономии, космосу и всему, что с этим связано. Я большой поклонник космических программ на каналах Discovery и Science, и недавно я смотрел эпизод, который заставил меня задуматься о происхождении Темной Материи (DM) и Темной Энергии (DE). Кто-нибудь из вас знает, задумывались ли какие-либо мысли о создании DM и DE как побочных продуктов создаваемого пространства? Насколько я понимаю, по мере расширения Вселенная создает пространство , которого раньше не было. Честно говоря, я ничего не знаю о том, что это вообще значит: создавать пространство там, где раньше ничего не было.
Ваш вопрос довольно сложен, так как темная материя и темная энергия - это две разные вещи, которые имеют только то общее, что они называются "темными" и являются гипотетическими величинами. Они гипотетичны, потому что мы определили их как математические величины только для того, чтобы физические законы, которые мы изобрели, соответствовали наблюдениям.
каково происхождение темной материи? В 1930 году Фриц Цвикки наблюдал кластер комы. Скопление комы — это скопление галактик, которые движутся друг относительно друга в зависимости от их гравитационного притяжения друг к другу. К своему удивлению, он обнаружил, что галактики в этом скоплении движутся быстрее, чем можно было бы предсказать гравитационное притяжение, основанное на их видимой массе. Поскольку видимая масса галактик не могла объяснить движение галактик, он предположил, что в этом скоплении есть другая, еще невидимая материя, которая способствует гравитационному притяжению. Он назвал это "Dunkle Materie" (он был швейцарцем) - Темная Материя. Более поздние исследования вращения галактик также показали, что скорость вращения галактик нельзя объяснить видимой материей в этих галактиках, поэтому для объяснения аномалии необходимо присутствие другой темной материи.
после добавления гипотетической темной материи в законы природы многое можно было бы объяснить на теоретическом уровне. Формирование скоплений галактик в текущей наблюдаемой Вселенной и флуктуации космического микроволнового фона можно объяснить темной материей. Теория здесь приводит существующие физические законы в соответствие с текущим наблюдением. Проблема в том, что существование темной материи еще не доказано экспериментально. Этого не наблюдалось, и существует множество теорий о том, чем может быть эта темная материя.
Темная энергия имеет другую историю, которая привела к тому же. Когда Эйнштейн изложил свою общую теорию относительности, он включил в свои уравнения поля космологическую постоянную, лямбда, чтобы иметь возможность прийти к статической Вселенной на основе своих уравнений. Он предположил, что постоянная равна нулю, и поэтому пришел к статической вселенной. Отрицательная константа означала бы, что Вселенная будет сжиматься, а положительная константа означала бы, что Вселенная расширится.
К сожалению, Хаббл показал, что Вселенная не статична, а расширяется, и измерения 1990-х годов показали, что это расширение ускоряется. Теперь космологическая постоянная не равна нулю, и необходимо найти объяснение, почему Вселенная расширяется все быстрее. Для этого расширения необходима энергия, которая противодействует гравитационному притяжению (темной) материи во вселенной и увеличивается с каждым расширением этой вселенной. Более поздние наблюдения сверхновой в 1998 году и эксперименты Boomerang и Maxima на космическом микроволновом фоне дали убедительные доказательства существования темной энергии. Это когда мы считаем, что стандартная модель космологии верна.
Проблема с темной энергией заключается в том, что в большинстве случаев законы космологии верны и объясняют вселенную. Это означает, что темная энергия должна быть реальной, иначе космологические законы должны быть изменены. В настоящее время поиск темной энергии продолжается. Определение темной энергии в моделях объясняет расширение Вселенной, а также быстрое расширение в первые годы существования Вселенной. Однако темная энергия является гипотетической величиной и еще не наблюдалась.
Я надеюсь, что это дало вам краткую историю того, как темная материя и темная энергия вошли в астрофизику. Не путайте это с темной силой. Это даже не гипотетически и существует только в определенных фильмах.
Темная энергия как раз и есть (по многим теориям) в Википедии достойное объяснение. Каждый кубический метр пространства содержит одинаковое количество темной энергии, и это не меняется, даже когда пространство со временем расширяется или сжимается.
Темная материя — это нечто совсем другое. Насколько мы можем судить, она ведет себя почти так же, как обычная материя, за исключением того, что свободно проходит через другую материю и себя и не взаимодействует с электромагнитным излучением. Он движется под действием гравитации и становится более разреженным по мере расширения пространства.