Was ist dunkle Energie?

Sie alle müssen diesen Satz gehört haben: dunkle Energie. Aber was ist es und warum ist es schwierig, es zu studieren? Ich werde meine Geschichte mit einer Geschichte beginnen.

Angenommen, Sie haben eine Kerze. Sie wissen alles über sie, einschließlich ihrer Helligkeit und der Entfernung zu ihr. Hier ist eines:



Wenn ich die Kerze doppelt so weit bewege, sollte ihre Helligkeit um das Vierfache abnehmen. Wenn ich es auf eine dreifache Entfernung bewege, muss seine Helligkeit um das 9-fache verringert werden. Wenn ich es tausendfach bewege, muss seine Helligkeit millionenfach gegenüber dem Original abnehmen.

Aber nur im Weltraum gibt es natürlich keine Kerzen. Es gibt jedoch eine spezielle Klasse von Ereignissen, die, soweit wir wissen, im gesamten Universum ihre inhärente Helligkeit (mit einer Genauigkeit von mehreren Prozent) aufweist. Dieses Ereignis ist eine Supernova vom Typ Ia. Wenn unsere Sonne und im Allgemeinen die meisten berühmten Sterne den ganzen Treibstoff verbrennen, verwandeln sie sich schließlich in weiße Zwerge. Unsere Sonne besteht in diesem Fall hauptsächlich aus Kohlenstoff und Sauerstoff, aber weiße Zwerge enthalten manchmal Helium, Neon und Silizium. Hier ist einer von ihnen:



Es gibt nur einen Stern in unserem Sonnensystem. Viele Systeme haben zwei oder mehr Sterne. Wenn einer von ihnen ein weißer Zwerg ist, kann er anfangen, viele andere zu stehlen. In diesem Fall beginnt es zu wachsen. Es gibt eine kritische Massengrenze, die ein Weißer Zwerg halten kann, bevor die Atome selbst zu kollabieren beginnen. Und wenn sie zusammenbrechen, endet es mit einer Explosion, die so stark ist, dass sie als Supernova vom Typ Ia bekannt ist. Die folgende Animation zeigt eine Simulation einer Explosion. Beachten Sie, wie die anderen Sterne aufgrund einer starken Explosion aus dem Sternensystem fliegen:

www.youtube.com/watch?v=t_-nkS3MdXI

Nachdem wir diese Supernovae in verschiedenen Galaxien gesehen haben, können wir ihre Helligkeit messen und, wenn wir die Helligkeit kennen, die ihnen anfangs innewohnt, den Abstand zu ihnen berechnen. Wir können auch ihre Rotverschiebung messen. Diese Informationen reichen aus, um zu verstehen, wie sich das Universum ausdehnt. Sie können sich drei Möglichkeiten vorstellen, was das Universum nach dem Urknall tun kann. Am Anfang haben Sie eine große Menge an Materie und Energie, die sich ausdehnen und voneinander streuen, aber die Schwerkraft versucht, sie zusammenzubringen. Folgendes kann passieren:

Es gibt so viel Materie und Energie im Universum und infolgedessen die Anziehungskraft der Schwerkraft, dass die Schwerkraft gewinnt und die Explosion umkehren kann, wodurch das Universum in sich zusammenbricht (geschlossenes Universum).
Im Universum gibt es nicht genug Materie und Energie, um die Expansion zu überwältigen, und das Universum expandiert für immer weiter (offenes Universum).
Im Universum gibt es nur so viel Materie und Energie, dass es möglich war, der Expansion zu widerstehen, ohne dass die Materie zusammenbrach - nur damit die Expansionsgeschwindigkeit auf Null fällt (flaches Universum).



Wenn wir uns nun die Supernovae ansehen, werden wir sehen, was sie uns über das Geschehen erzählen. Und weißt du was? Das Universum macht überhaupt keine der drei Dinge! Für einige Zeit schien es dem Modell eines flachen Universums zu entsprechen, aber irgendwann hörte die Expansionsrate auf zu fallen, und jetzt wird es nicht nur nicht auf Null fallen, sondern eine Konstante im Wert von 85% seines aktuellen Wertes werden. Warum? Niemand weiß es. Aber es muss eine Art Physik darin sein, und wir haben ihm den Namen "Dunkle Energie" gegeben, denn wenn das Universum mit einer neuen Art von Schiebenergie gefüllt wäre, würde dies zu einer Beschleunigung der Expansion führen. Aber dies ist ein seltsamer Prozess, der eindeutig fortgesetzt wird, und wir wissen immer noch nicht, wie wir ihn richtig erklären sollen. Das ist dunkle Energie!

Source: https://habr.com/ru/post/de396473/