Темная материя и темная энергия

Понятия скрытой массы (темная материя) и темной энергии существенно различны, хотя иногда и употребляются совместно. Рассмотрим оба этих понятия подробно.

Темная материя — общее название астрономических объектов, недоступных прямым наблюдениям, то есть не испускающие электромагнитного излучения достаточной для наблюдений интенсивности, но наблюдаемым косвенно по гравитационным эффектам.

Впервые к существовании скрытой массы пришел астроном Фриц Швикки в 1937 году. Он проводил наблюдения за вращением скопления Галактик. Как известно, из законов гравитации, скорость вращения галактических объектов и скоплений Галактик зависит от расстояния до центра масс и распределения массы внутри. Сопоставив известные формулы и астрономические наблюдения был получен парадоксальный результат. Массы Галактик намного больше чем мы видим.

Со временем часть скрытой массы удалось обнаружить. Так, согласно последним наблюдениям, в число объектов составляющих скрытую массу входят остывшие белые карликинейтронные звезды, межгалактический газ, возможно черные дыры. Однако, по оценкам теоретиков, и этих объектов существенно недостаточно.Темная материя и темная энергия.

Все перечисленные объекты относятся в барионной форме материи. Таких по оценкам ученых чуть более 4%. Еще 23% приходится на небарионную темную материю, не участвующую в сильном и электромагнитном взаимодействии. К таким видам материи на сегодняшний день относят элементарные частицы, которые называются – нейтрино. Эти частицы участвуют лишь в слабом и гравитационном взаимодействиях и обнаружить из чрезвычайно тяжело.

Оставшиеся 73% состава Вселенной приходятся на так называемую темную энергию. Дело в том, что согласно измерениям 1998 года наша Вселенная расширяется ускоренно. Такое ускоренное расширение Вселенной объясняется лямбда членом – специальным параметром уравнений гравитации. Физически интерпретировать этот параметр можно как некую форму энергии, имеющую отрицательное давление и равномерно заполняющую всё пространство Вселенной. Иногда понятие темной энергии включают в понятие скрытой массы, трудно сказать правильно это или нет. Важно лишь понимать как обстоят дела на самом деле.

Существует два варианта объяснения сущности темной энергии:

  • Темная энергия есть космологическая константа — неизменная энергетическая плотность, равномерно заполняющая пространство.
  • Темная энергия есть некая квинтэссенция — динамическое поле, энергетическая плотность которого может меняться в пространстве и времени.

Некоторые из сторонников первого случая приписывают темную энергию к самому пространству, или вакууму, что уже является вопросом определения. Альтернативный подход исходит из предположения, что темная энергия — это своего рода частицеподобные возбуждения некоего динамического скалярного поля, называемого квинтэссенцией. Отличие от космологической константы в том, что плотность квинтэссенции может варьироваться в пространстве и времени. Никаких свидетельств существования квинтэссенции пока не обнаружено, но исключить такое существование нельзя. Подтверждением существования квинтэссенции могло бы служить наблюдение вариации фундаментальных констант в пространстве или времени.

Трудно сказать, из чего на самом деле состоит наша Вселенная. Наиболее удивительным остается тот факт, что в обычный телескоп мы может наблюдать лишь около 1% того, что мы называем Вселенной. Об остальном нам приходится лишь догадываться, опираясь на косвенные наблюдения и богатый теоретический опыт.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *