Что же известно об этой загадочной субстанции, каковы ее особенности и почему ученые со всего мира грезят разгадать тайну, покрытую черным занавесом самой Вселенной?
Содержание
Что это такое и её вклад в расширении Вселенной
Если рассматривать нашу Вселенную в масштабе, разложив ее на три основные компонента в рамках массы и энергии, то их процентное соотношение будет выглядеть следующим образом:
- Темная энергия – 68%
- Темная материя – 27%
- Наблюдаемое вещество – 5%
В рамках современной астрофизики темную энергию принято рассматривать параллельно с темной материей, для которых свойственны два важных правила.
Темная материя с помощью гравитации удерживает галактики и звезды в поле, не давая им разлететься в разные стороны, в то время как темная энергия способствует отдалению тех самых галактик друг от друга. Такое свойство темной энергии характеризует расширение Вселенной с ускорением.
По последним данным было установлено, что еще несколько десятков лет назад процесс расширения Вселенной протекал с меньшей скоростью, нежели сегодня. Хотя, если учитывать законы астрофизики, процесс расширения не должен протекать в таком темпе.
Что-то заставляет вести Вселенную вовсе не так предсказуемо, как этого ожидают ученые. Данный вопрос остается открытым и нуждается в более детальных научных исследованиях, которые бы базировались не только на теории, но и на эмпирических результатах.
Как понимать это понятие?
Если с темной материей все предельно ясно, то с темной энергией все достаточно неоднозначно.
Чтобы хоть немного понять, как именно это работает на самом деле, нужно представить, что человек подбросил мяч со всей силой вверх, но он не упал под действием гравитации, а напротив, устремился ввысь, а на каждый пройденный его километр расстояния ускорение увеличивалось. Как-будто что-то или кто-то намеренно посылал импульс, усиливающий ускорение.
Если рассматривать темную энергию в пределах галактики, то ведет себя она подобно не мячу, как многие могли подумать, а подобно импульсу, заставляющему мяч постоянно лететь вверх, выходя в космос и за его пределы. Некая неосязаемая движущая сила, которая способна отдалять галактики друг от друга.
Именно этот факт учитывается, когда речь идет о расширении Вселенной. Логично напрашивается вопрос о том, равносильны ли темная материя и темная энергия? Скорее всего нет, ведь в таком случае процесс расширения был бы замедленным или вовсе остановленным.
Научные факты и теории
Шон Майкл Кэррол, профессор физики и космолог, специализирующийся на изучении темной энергии, утверждает, что ей присущи три ключевых принципа:
Она определенно темная, то есть мы не можем ее рассмотреть, ведь темная энергия практически не взаимодействует с материей, что в разы усложняет процесс ее изучения.- Она распределена во Вселенной равномерно, то есть нет таких участков, где ее больше или меньше. В самих галактиках и за ее пределами количество темной энергии будет всегда одинаково, иначе это можно было бы уже давно зафиксировать и сделать иной вывод.
- Она постоянна и вполне может представлять собой константу. То есть, по мере динамического расширения Вселенной, плотность черной энергии по-прежнему остается одинаковой. Если материя в ходе расширения Вселенной рассеивается, то для энергии это вовсе несвойственно.
Некоторые ученые считают, что темная энергия – это не что-то новое, необъяснимое и непредсказуемое, а то, о чем уже было известно ранее. Но, как показывают наблюдения, темная энергия является субстанцией, обособленной с характерным набором свойств и функций, пусть и не до конца еще изученных.
До 1990-х годов вопросы о темной энергии были весьма субъективны, а некоторые ученые вообще не выделяли ее, как нечто особенное.
Однако, ряд научных исследований сделал неоспоримым ряд фактов:
- Вселенная расширяется и что-то этому активно способствует.
- Антигравитационная сила темной энергии может объяснить ряд событий, которые происходят во Вселенной.
- Телескопы показывают, что галактики удаляются друг от друга с нарастающим ускорением, которое завтра будет намного больше, чем вчера.
То, что темная энергия есть – факт неоспоримый, но что она есть и для чего, а точнее, кем она создана – остается загадкой.
Космологическая постоянная
Наиболее примитивным объяснением темной энергии является тот факт, что это энергия пространства, которая необходима для поддержания относительного равновесия во Вселенной. Такую космологическую постоянную принято обозначать буквой ⅄. Также ее принято называть энергией вакуума.
В теории получается все достаточно логично и объяснимо, кроме одного. Квантовые теории поля говорят о том, что космологическая постоянная примерно на 120 порядков больше.
Некоторые теории настаивают на том, чтобы космологическая постоянная всегда была равна нулю, но на практике это просто невозможно.
Квинтэссенция
Главным отличием квинтэссенции от космологической постоянной в том, что первая может меняться и видоизменяться в пространстве и времени. Для того, чтобы она не слипалась и не создавала материальные структуры, на нее должно воздействовать сверхлегкое поле, дабы оно имело большую комптоновскую длину волны.
Доказать, что квинтэссенция в реальности существует пока не удалось, но полностью исключать ее вероятность также будет ошибочным.
К сожалению, на земле невозможно искусственно создать природу Вселенной так, чтобы все параметры совпадали. Даже адронный коллайдер, который помог закрыть множество многовековых вопросов, не в состоянии определить, является ли квинтэссенция темной энергией или нет.
Теория наблюдательного скептицизма
Не секрет, что астрофизика базируется не только на исследованиях, но и на предположениях и возможностях. Среди ученых есть сторонники скептицизма, которые утверждают, что никакой темной энергии не существует в пространстве, называя ее лишь артефактом измерения.
К примеру, тот факт, что Вселенная стала быстрее расширятся, можно объяснить тем, что в одних участках космоса ускорение выше, а в других – ниже. И нет никакой гарантии, что завтра расширение может вообще не остановиться.
Более того, некоторые придерживаются теории, что Вселенная и вовсе не расширяется, а данный эффект – всего лишь иллюзия человеческого мозга, которому крайне сложно объяснить законы мироздания.
Не раз было доказано, что статистические данные с Хаббла не совпадали с действительностью, которую можно было бы объяснить с помощью астрофизики.
Что будет с ней в будущем
Учеными установлено, что ускорение расширения Вселенной в том виде, в котором мы можем наблюдать сейчас, началось около 5 млрд. лет назад. Что конкретно послужило этому – неизвестно, также, как и не ясно, к чему это может привести в будущем.
Если учитывать все теории относительно темной энергии и ее свойств, то можно сделать вывод, что при наращивании ускорения расширение будет осуществляться еще быстрее, чем было до этого. При этом, плотность энергии будет постоянна в любых условиях, а вот плотность материи будет уменьшатся в обратно пропорциональном порядке.
Согласно модели фантомной энергии, образуется дивергентное расширение. Имеется в виду, что сила темной энергии будет наращиваться ровно до тех пор, пока она не начнет доминировать над всеми остальными силами, действующими во Вселенной.
В конечном итоге, наращенная сила темной энергии буквально разорвет все гравитационные структуры и галактик, преодолев ядерные и электрические силы, положив конец Вселенной.
Образуется «Большой взрыв», а что будет за его чертогами можно лишь догадываться, ограничиваясь собственной фантазией.
Некоторые ученые считают, что темная энергия имеет не постоянную плотность и со временем она рассеется. Это приведет к тому, что галактики удаляться друг от друга и не будут оказывать никакого влияния в целом на Вселенную.
Чтобы оценить вероятность данной теории, должны пройти не годы, а миллиарды лет, ведь данный процесс уместно рассматривать в динамике, а не в конкретной точке времени.
Вопросы о ответы
Теоретически может, но на практике эти компоненты скорее взаимосвязаны и взаимозависимы, нежели сочленены.
Все дело в изучении темной энергии, которая полностью противоречит знаниям из теории гравитации о том, что крупные объекты во Вселенной притягиваются, и скорость этого процесса зависит от массы самих объектов. Теория не объясняет тот факт, что галактики продолжают отдаляться друг от друга, хотя масса их может увеличиваться.
Об этом можно только догадываться, поскольку оценить результат расширения можно будет лишь в динамике через множество лет.
Теоретически можно, но ученые склоняются к выводу, что данный вид неизученной энергии является неким обособленным явлением, которое невозможно воссоздать в земных условиях.
В завершении стоит отметить, что темная энергия продолжает изучаться астрофизиками всего мира. Полученные в ходе исследований теории подвергаются жесткой критике и спорам, в итоге которых находятся логические объяснения происходящему.
Еще в прошлом веке вопросом расширения Вселенной никто не был озадачен. Напротив, ученые были уверены, что она сжимается. Однако, данные, показывающие, что галактики удаляются, заставили пересмотреть мнения многих ученых.
