Зачем нам нужна концепция темной энергии, чтобы объяснить расширение Вселенной?

Наблюдаемое расширение Вселенной послужило первоначальным источником вдохновения для идеи Большого взрыва, и около 70 лет одного Большого взрыва было достаточно, чтобы объяснить наблюдаемое расширение. Как указывает Дмки, именно ускорение расширения вдохновило на идею темной энергии.

Первоначальными наблюдениями, указывающими на расширение Вселенной, были наблюдения сверхновых на достаточно больших космологических расстояниях. Сверхновые типа Ia, которые образуются в результате взрыва вырожденного белого карлика, представляют собой «стандартизируемые» свечи. (Их часто неправильно называют стандартными свечами, но сверхновые типа Ia могут иметь разную светимость, но из близких сверхновых известно, что сверхновые, у которых более длительный период времени, в течение которого они близки к пиковой яркости, также по своей природе ярче в максимуме. ) Используя сверхновые типа Ia для измерения расстояний, было обнаружено, что очень далекие сверхновые находятся немного дальше от нас, чем можно было бы ожидать, исходя из их красных смещений, и что это систематически верно. Самым простым объяснением была неизвестная энергия отталкивания во Вселенной, называемая темной энергией.

Это не единственная предложенная идея. Некоторые люди утверждали, что гравитация может действовать по-разному на больших расстояниях и что это может привести к наблюдениям, которые интерпретируются как ускоряющееся расширение. Однако темная энергия является наиболее широко распространенным объяснением, поскольку она также объясняет множество других наблюдений, таких как плоскостность Вселенной. Теперь астрофизикам просто нужно выяснить, что это такое.

Нам нужно ввести понятие темной энергии, потому что мы знаем, что Вселенная начала ускоряться в «недавнюю эпоху» космической эволюции. Обычная материя (барионная материя) и темная материя гравитационно притягиваются. Если Вселенная состоит только из материи (обычной материи плюс темной материи), расширение Вселенной должно замедляться. Поэтому должен существовать компонент, который не ведет себя как материя: он должен быть гравитационно отталкивающим. Мы не знаем, что это за странный компонент, но мы называем его темной энергией. Самое впечатляющее, что почти$70 \%$Вселенной есть темная энергия!