Тёмная энергия: загадка современной космологии
Основы понятия "тёмная энергия"
Тёмная энергия является одной из самых загадочных сущностей в современной космологии. Она получила своё название потому, что не взаимодействует с электромагнитным излучением и, следовательно, её нельзя наблюдать с помощью существующих телескопов. Тёмная энергия составляет около 68% всей массы-энергии Вселенной и была введена учёными для объяснения ускоренного расширения Вселенной, наблюдаемого с конца 1990-х годов.
Как её обнаружили?
Наблюдательные астрономы отметили, что свет от далеких сверхновых (типа Ia) имеет красное смещение такое, что Вселенная расширяется ускоренно. Это было неожиданно, так как ожидалось, что только гравитация побеждает, и скорость расширения должна замедляться. Тёмная энергия, согласно моделям, создаёт отталкивающую гравитационную силу, действующую в противовес силе тяжести.
Отличия от обычной энергии
Обычная энергия, которой мы привыкли иметь дело, - это энергия материи, лучистая энергия и энергия движения, которые легче объясняются и измеряются. В отличие от тёмной энергии, обычная энергия взаимодействует электромагнитно и может быть непосредственно измерена различными инструментами — от термометров до детекторов ионизирующего излучения.
Формально, тёмная энергия описывается уравнением состояния $w = \frac{p}{\rho}$, где $p$ - давление, а $\rho$ - плотность энергии. Для тёмной энергии значение $w$ предположительно близко к -1 (для вакуумной энергии), что объясняет её свойства.
Теоретические интерпретации
Существует несколько теорий, пытающихся объяснить природу тёмной энергии:
- Космологическая постоянная - предложенная ещё Эйнштейном, как дополнительный член в уравнении гравитационного поля, она остаётся стандартной моделью.
- Квинтэссенция - гипотеза, что тёмная энергия могла бы изменяться во времени.
- Модифицированные теории гравитации - рассматривают возможность изменения законов гравитации на больших масштабах, чтобы объяснить ускоренное расширение.
Тёмная энергия остаётся одной из наибольших научных загадок, чьё понимание требует не только новых наблюдательных данных, но и новых идей в физике, возможно даже выходящих за пределы Общей теории относительности или Стандартной модели физики элементарных частиц.
Категория: Космология
Теги: темная материя, физика, вселенная, теория относительности