انرژی تاریک و شتاب کیهانی
انبساط جهان در حال شتاب گرفتن است که توسط یک جزء مرموز به نام انرژی تاریک هدایت میشود؛ این جزء بر بودجه انرژی کیهانی غالب است و به عنوان شکلی دافعه از گرانش عمل میکند.
Definition
انرژی تاریک جزئی از جهان با فشار منفی است که شتاب مشاهدهشده انبساط کیهانی را هدایت میکند؛ در مدل استاندارد، این انرژی با یک ثابت کیهانشناسی توصیف میشود که معادل چگالی انرژی خلأ ثابت است و تقریباً دو سوم کل محتوای انرژی جهان را تشکیل میدهد.
Scope
این حوزه شامل کشف شتابدار بودن انبساط کیهانی، ثابت کیهانشناسی و انرژی خلأ به عنوان توضیحات اصلی، مدلهای دینامیکی جایگزین مانند جوهر پنجم (quintessence) و گرانش اصلاحشده، و معادله حالت و بررسیهای رصدی مورد استفاده برای توصیف انرژی تاریک است.
Sub-topics
Core questions
- شتاب جهان چگونه کشف شد؟
- انرژی تاریک چیست و آیا صرفاً یک ثابت کیهانشناسی است؟
- ماهیت انرژی تاریک چگونه به صورت رصدی آزمایش میشود؟
Key concepts
- انرژی تاریک
- شتاب کیهانی
- ثابت کیهانشناسی
- انرژی خلأ
- معادله حالت
- جوهر پنجم (Quintessence)
- فشار منفی
Key theories
- انبساط شتابدار
- مشاهدات ابرنواخترهای دوردست نوع Ia نشان میدهد که آنها کمنورتر از حد انتظار هستند، که بیانگر شتابدار بودن انبساط جهان است و نیازمند وجود جزئی با فشار منفی است.
- ثابت کیهانشناسی
- چگالی انرژی خلأ ثابت، که با ثابت کیهانشناسی اینشتین نمایش داده میشود، سادهترین توصیف انرژی تاریک را ارائه میدهد و با دادهها مطابقت دارد، اگرچه مقدار بسیار کوچک آن از نظر نظری گیجکننده است.
Clinical relevance
انرژی تاریک کیهانشناسی را دگرگون کرد: کشف آن، جهان شتابدار، تخت و مدل لامبدا-سیدیام (Lambda-CDM) را تثبیت کرد، حدود هفتاد درصد از بودجه انرژی کیهانی را به خود اختصاص میدهد، و ماهیت آن، چه یک ثابت واقعی باشد و چه چیزی دینامیکی، از عمیقترین پرسشهای حلنشدهای است که کیهانشناسی را به فیزیک بنیادی پیوند میدهد.
History
دو تیم با استفاده از ابرنواخترهای نوع Ia در سالهای ۱۹۹۸ و ۱۹۹۹ شتاب کیهانی را اعلام کردند، نتیجهای غیرمنتظره که ثابت کیهانشناسی را احیا کرد و جایزه نوبل ۲۰۱۱ را به ارمغان آورد؛ بررسیهای بعدی تابش زمینه کیهانی، نوسانات صوتی باریونی، و ساختار مقیاس بزرگ، جهانی تحت سلطه انرژی تاریک را تأیید کردند.
Debates
- ماهیت انرژی تاریک
- اینکه آیا انرژی تاریک یک ثابت کیهانشناسی واقعی است، یک میدان دینامیکی مانند جوهر پنجم (quintessence)، یا نشانهای از نیاز به اصلاح نسبیت عام در مقیاسهای کیهانی است، هنوز حلنشده باقی مانده است، و مسئله ثابت کیهانشناسی با مقدار بسیار کوچک آن یک معمای اصلی است.
Key figures
- Saul Perlmutter
- Brian Schmidt
- Adam Riess
- Steven Weinberg
- Albert Einstein
Related topics
Seminal works
- riess1998
- perlmutter1999
Frequently asked questions
- تفاوت بین ماده تاریک و انرژی تاریک چیست؟
- ماده تاریک جرمی نادیدنی است که تحت گرانش جمع میشود و به تشکیل ساختار کمک میکند، در حالی که انرژی تاریک جزئی هموار با فشار منفی است که انبساط را به سمت شتاب سوق میدهد؛ آنها اثرات متضادی دارند و اعتقاد بر این است که کاملاً متفاوت هستند.
- آیا انبساط شتابدار برای همیشه ادامه خواهد داشت؟
- اگر انرژی تاریک یک ثابت کیهانشناسی واقعی باشد، شتاب به طور نامحدود ادامه خواهد یافت و به جهانی همیشه خالیتر و سردتر منجر میشود؛ اگر انرژی تاریک تکامل یابد، آینده میتواند متفاوت باشد، که یکی از دلایل اهمیت اندازهگیری معادله حالت آن است.