Темная энергия и космическое ускорение
Расширение Вселенной ускоряется под действием таинственного компонента, называемого темной энергией, который доминирует в космическом энергетическом бюджете и действует как отталкивающая форма гравитации.
Definition
Темная энергия — это компонент Вселенной с отрицательным давлением, который вызывает наблюдаемое ускорение космического расширения; в стандартной модели она описывается космологической постоянной, эквивалентной постоянной плотности энергии вакуума, и составляет примерно две трети от общего содержания энергии.
Scope
Эта область охватывает открытие ускоряющегося космического расширения, космологическую постоянную и энергию вакуума как ведущие объяснения, альтернативные динамические модели, такие как квинтэссенция и модифицированная гравитация, а также уравнение состояния и наблюдательные методы, используемые для характеристики темной энергии.
Sub-topics
Core questions
- Как было открыто ускорение Вселенной?
- Что такое темная энергия, и является ли она просто космологической постоянной?
- Как наблюдательно проверяется природа темной энергии?
Key concepts
- Темная энергия
- Космическое ускорение
- Космологическая постоянная
- Энергия вакуума
- Уравнение состояния
- Квинтэссенция
- Отрицательное давление
Key theories
- Ускоряющееся расширение
- Наблюдения далеких сверхновых типа Ia показывают, что они тусклее, чем ожидалось, что указывает на ускорение расширения Вселенной, для чего требуется компонент с отрицательным давлением.
- Космологическая постоянная
- Постоянная плотность энергии вакуума, представленная космологической постоянной Эйнштейна, обеспечивает простейшее описание темной энергии и соответствует данным, хотя ее ничтожно малое значение теоретически озадачивает.
Clinical relevance
Темная энергия изменила космологию: ее открытие установило ускоряющуюся, плоскую Вселенную типа Лямбда-CDM, она составляет около семидесяти процентов космического энергетического бюджета, а ее природа, будь то истинная постоянная или нечто динамическое, является одним из глубочайших открытых вопросов, связывающих космологию с фундаментальной физикой.
History
Две команды, использующие сверхновые типа Ia, объявили о космическом ускорении в 1998 и 1999 годах, что стало неожиданным результатом, возродившим космологическую постоянную и принесшим Нобелевскую премию в 2011 году; последующие исследования космического микроволнового фона, барионных акустических осцилляций и крупномасштабной структуры подтвердили Вселенную, доминирующую темной энергией.
Debates
- Природа темной энергии
- Остается нерешенным вопрос, является ли темная энергия истинной космологической постоянной, динамическим полем, таким как квинтэссенция, или признаком того, что общая теория относительности нуждается в модификации на космических масштабах, при этом проблема космологической постоянной с ее ничтожно малым значением является центральной загадкой.
Key figures
- Saul Perlmutter
- Brian Schmidt
- Adam Riess
- Steven Weinberg
- Albert Einstein
Related topics
Seminal works
- riess1998
- perlmutter1999
Frequently asked questions
- В чем разница между темной материей и темной энергией?
- Темная материя — это невидимая масса, которая собирается под действием гравитации и помогает формировать структуру, в то время как темная энергия — это гладкий компонент с отрицательным давлением, который вызывает ускорение расширения; они имеют противоположные эффекты и, как считается, являются совершенно разными вещами.
- Будет ли ускоряющееся расширение продолжаться вечно?
- Если темная энергия является истинной космологической постоянной, ускорение продолжается бесконечно, что приводит к постоянно пустеющей, более холодной Вселенной; если темная энергия эволюционирует, будущее может отличаться, что является одной из причин, почему измерение ее уравнения состояния так важно.