الطاقة المظلمة والتسارع الكوني
يتسارع تمدد الكون، مدفوعًا بمكون غامض يسمى الطاقة المظلمة، والذي يهيمن على ميزانية الطاقة الكونية ويعمل كشكل تنافري من الجاذبية.
Definition
الطاقة المظلمة هي مكون الكون ذو الضغط السلبي الذي يدفع التسارع المرصود للتمدد الكوني؛ في النموذج القياسي، توصف بالثابت الكوني، وهو ما يعادل كثافة طاقة فراغ ثابتة، وتشكل ما يقرب من ثلثي إجمالي محتوى الطاقة.
Scope
يغطي هذا المجال اكتشاف تسارع التمدد الكوني، والثابت الكوني وطاقة الفراغ كتفسير رئيسي، والنماذج الديناميكية البديلة مثل الجوهر الخامس (quintessence) والجاذبية المعدلة، ومعادلة الحالة والمجسات الرصدية المستخدمة لتوصيف الطاقة المظلمة.
Sub-topics
Core questions
- كيف تم اكتشاف تسارع الكون؟
- ما هي الطاقة المظلمة، وهل هي مجرد ثابت كوني؟
- كيف يتم اختبار طبيعة الطاقة المظلمة رصديًا؟
Key concepts
- الطاقة المظلمة
- التسارع الكوني
- الثابت الكوني
- طاقة الفراغ
- معادلة الحالة
- الجوهر الخامس
- الضغط السلبي
Key theories
- التمدد المتسارع
- تُظهر ملاحظات المستعرات العظمى من النوع Ia البعيدة أنها باهتة أكثر مما كان متوقعًا، مما يشير إلى أن تمدد الكون يتسارع، وهذا يتطلب مكونًا ذا ضغط سلبي.
- الثابت الكوني
- توفر كثافة طاقة الفراغ الثابتة، الممثلة بالثابت الكوني لأينشتاين، أبسط وصف للطاقة المظلمة وتناسب البيانات، على الرغم من أن قيمتها الضئيلة محيرة نظريًا.
Clinical relevance
أعادت الطاقة المظلمة تشكيل علم الكونيات: فقد أرسى اكتشافها الكون المتسارع، المسطح، من نوع لامدا-CDM، وهي تمثل حوالي سبعين بالمائة من ميزانية الطاقة الكونية، وطبيعتها، سواء كانت ثابتًا حقيقيًا أو شيئًا ديناميكيًا، هي من أعمق الأسئلة المفتوحة التي تربط علم الكونيات بالفيزياء الأساسية.
History
أعلن فريقان يستخدمان المستعرات العظمى من النوع Ia عن التسارع الكوني في عامي 1998 و 1999، وهي نتيجة غير متوقعة أعادت إحياء الثابت الكوني وحصلت على جائزة نوبل لعام 2011؛ أكدت المسوحات اللاحقة لخلفية الإشعاع الكوني الميكروي، والتذبذبات الصوتية الباريونية، والبنية واسعة النطاق، وجود كون تهيمن عليه الطاقة المظلمة.
Debates
- طبيعة الطاقة المظلمة
- ما إذا كانت الطاقة المظلمة ثابتًا كونيًا حقيقيًا، أو مجالًا ديناميكيًا مثل الجوهر الخامس، أو علامة على أن النسبية العامة تحتاج إلى تعديل على المقاييس الكونية، لا يزال غير محسوم، مع مشكلة الثابت الكوني وقيمته الضئيلة التي تمثل لغزًا مركزيًا.
Key figures
- Saul Perlmutter
- Brian Schmidt
- Adam Riess
- Steven Weinberg
- Albert Einstein
Related topics
Seminal works
- riess1998
- perlmutter1999
Frequently asked questions
- ما الفرق بين المادة المظلمة والطاقة المظلمة؟
- المادة المظلمة هي كتلة غير مرئية تتجمع تحت تأثير الجاذبية وتساعد في تكوين البنية، بينما الطاقة المظلمة هي مكون سلس ذو ضغط سلبي يدفع التمدد للتسارع؛ لهما تأثيرات معاكسة ويُعتقد أنهما شيئان مختلفان تمامًا.
- هل سيستمر التمدد المتسارع إلى الأبد؟
- إذا كانت الطاقة المظلمة ثابتًا كونيًا حقيقيًا، فإن التسارع يستمر إلى أجل غير مسمى، مما يؤدي إلى كون أكثر فراغًا وبرودة؛ وإذا تطورت الطاقة المظلمة، فقد يختلف المستقبل، وهذا أحد الأسباب التي تجعل قياس معادلة حالتها مهمًا للغاية.