暗能量

时间:2024-05-11 20:00:44编辑:奇事君

什么是暗能量?

暗能量的主要解释表明,它是时空结构中固有的一种被压抑的能量。 暗能量是一种神秘的现象,它与引力相反,并负责加速宇宙的膨胀。尽管暗能量占宇宙质量能量的四分之三,但它的基本性质仍然无法为物理学家所理解。暗能量与暗物质没有真正的联系,除了共享“暗”这个词,这就意味着科学家们并不真正知道这些东西是什么。 谁发现了暗能量? 宇宙膨胀的认识可以追溯到美国天文学家Edwin Hubble,他在1929年注意到,根据哈勃太空望远镜网站,星系离地球越远,离我们越远。这并不意味着我们的星球是宇宙的中心,而是说宇宙中的一切都在以恒定的速度远离其他一切。 在哈勃望远镜被发现近60年后,科学家们又一次惊人的发现。长期以来,研究人员一直试图通过观察遥远恒星的光线来精确测量宇宙距离。上世纪90年代末,两个独立的研究小组在研究了遥远的超新星之后发现,恒星爆炸的光线比预期的要暗。这表明宇宙不仅在膨胀,而且在加速膨胀。 这一发现让物理学家们从此刮目相看,也为其发现者赢得了2011年的诺贝尔物理学奖。 暗能量是做什么的虽然研究人员并没有完全理解暗能量,他们已经利用他们对这个现象的知识来构造宇宙模型,解释宇宙大爆炸到现代大规模星系结构的一切。这些模型中的一些预测暗能量将从现在起数十亿年的时间里撕开一切。“KdSPE”“KDSPs”是暗能量的主要解释,表明它是时空结构固有的一种被压抑的能量。英国达勒姆大学(Durham University)的数学物理学家李保久(baujiu Li)此前在接受《生活科学》(Live Science)采访时说:“这个简单的模型在实际应用中效果非常好,它是对宇宙学模型的直接补充,无需修改万有引力定律。”。但是这个想法带来了一个主要的问题:物理学家预测真空的能量值应该比宇宙学家在测量中观察到的高120个数量级,李说, 另一个想法假设暗能量是一个附加的基本力,与四个已知的力(重力,电磁,以及强弱核力)。但这一猜想并不能解释为什么人类在日常生活中没有注意到这种额外的力量。因此,理论家们也建立了创造性的模型,认为这种神秘的力量是以某种方式隐藏起来的。 暗能量的测量值目前是物理学中敌对派别之间激烈争论的主题。一些研究人员利用宇宙微波背景(宇宙大爆炸的微弱回声)测量了暗能量的功率,并得出了一个估计值。 但是其他天文学家利用遥远宇宙物体的光测量了暗能量的强度,却得出了不同的值,至今没有人能够解释这种差异。一些专家认为暗能量的能量随着时间的推移而变化,尽管这个想法的支持者还没有说服他们的大多数同龄人对此的解释。 附加资源: 阅读了来自澳大利亚斯文伯恩大学的更多关于暗能量的信息。以下是美国宇航局科学部对暗能量和暗物质的定义。观看“大谜团:暗能量”,来自费米实验室。


暗能量是什么呢?

我们不知道!我们的好奇心让我们不得不接受宇宙中有某种东西导致了大多数星系之间的相对速度比光还快。我们知道这是不可能的。最后得出的结论是,星系之间并没有相互远离。是它们之间的空间在膨胀。哈勃观察到了星系的作用并提出了他的哈勃定律好吧。式中,V为星系的相对速度,D为当时星系之间的距离,H为哈勃常数,等于宇宙年龄的倒数。当宇宙变老时,H也会发生变化。目前,哈勃的常数接近68公里/秒/Mpc。Persec (pc)是测量距离的最大单位,相当于3.26光年。哈勃常数的值表明,半径为1 Mpc(百万persec)的空间在一秒钟内就扩大到了68公里。一切都很好,直到我们知道了一个奇怪的事实。实际上,两个星系之间的相对速度不是恒定的。在消失的时候,它会越来越大。加速膨胀是无法理解的。空间从哪里获得膨胀的能量?为什么扩张在加速?我们只是不知道。现在,我们把这种能量命名为暗能量。这是空间的能量。当空间膨胀时,新的空间会产生新的暗能量。它是无限的吗?可能是!因为它总是趋向于增加。暗能量从宇宙诞生之日起就在加速宇宙的膨胀。也很少有科学家相信是暗能量膨胀了最初的奇点,导致了大爆炸。1998年,人们发现我们的宇宙在50亿年前就开始加速膨胀。产生所暗示的不断增加的斥力的最简单的patch是恢复爱因斯坦在1917年用来平衡重力的宇宙常数,以给出一个静态的宇宙。现在它被用来超越重力,形成一个加速的宇宙。这是一个恒定的能量密度,暗能量总量随着宇宙的增长而增长,50亿年前的一个系数被调整为平衡重力,之后加速增加。如果这是真的,暗能量将在遥远的未来完全主导,渐近的永恒指数膨胀让人想起我们的宇宙在138亿年前的成长。也许我们最终会从我们自己的子宇宙开始萌芽。当然,我们不知道这其中的机制,就像138亿年前我们不知道让我们脱离永恒膨胀的机制一样。在没有一个完整的模型的情况下,我们可以自由地进行纯粹的推测。

我们不知道什么是暗能量,所以我们如何确定它的存在呢?

我们不知道什么是暗能量,所以我们如何确定它的存在呢?

我曾经说过天文学家如何知道暗物质的存在。即使他们看不见它,他们还是通过它的重力对光的影响来探测它。暗物质占宇宙的27%,能量占宇宙的68%。再强调一次,天文学家真的不知道它是什么,他们只是肯定它的存在。所以这一次,让我们关注暗能量吧。



早在90年代末,文学家们就想一劳永逸地计算出宇宙是开放的还是封闭的。换句话说,他们现在想要计算膨胀的速率,然后将这个速率与过去的膨胀进行比较。为了解决这个问题,他们在天空中搜寻一种称为1a型的特殊类型的超新星。虽然大多数超新星只是大质量恒星,但是1a型是存在双星系统中的白矮星。天文学家认为这种膨胀速度正在放缓。



但问题是它放缓的速度有多快呢?它会不会慢到停顿甚至是反转方向呢?那么,他们发现了什么呢?

用艾萨克-阿西莫夫的话说:“在科学中遇到最令人激动的话,预示着有新的发现,不是‘有了’,而是‘那很有趣’”他们没有发现宇宙的膨胀在减缓,而是发现它正在加速。这就像要计算苹果从树上掉下来的速度,却发现它们飞向了天空并越来越快一样。



自从这一惊人的发现获得诺贝尔以来,天文学家们已经用了很多方法来验证这个令人难以接受的宇宙现实。NASA的威尔金森微波各向异性探测器对宇宙微波景辐射进行了7年的研究,得出宇宙暗能量的含量为72.8%。ESA的普朗克航天器进行了更仔细地分析,并将这一数字确定为宇宙的68.3%。



天文学家们已经掌握了许多证明暗能量存在的证据,但是就像目前科学界依旧对暗物质所知甚少一样,他们完全无法判断暗能量究竟是什么。爱因斯坦提出了一种名为“宇宙常数”的理论,利用它,我们能够描述一个虽然能够膨胀收缩,却因未知的缘故保持静态的宇宙。在天文学家们声称他们观测到了宇宙其实在膨胀时,爱因斯坦在第一时间表示了反对。



嘿,“爱因斯坦”,先别忙着否认。也许空间的特性之一就是万物相斥。空间越大,令空间膨胀的排斥力就越大。这些斥力可能来源于真空中浮现的虚拟粒子。

另一种可能是一种叫精质的现象,一种遍布整个宇宙的负能量场。 是的,听起来很不错,感谢宇宙,乔普拉疯狂的说,但它可能解释了组成宇宙大部分的是排斥力。还有其他的理论更不同寻常。 但最有可能的是物理学家还没想到的东西。



那么我们如何知道暗能量的存在呢?如果宇宙膨胀减缓的话,遥远的超新星彼此之间的距离要远得多。没人知道它是什么,它是一个谜,一个不怎么神秘的谜。 事实上对我来说这是太空和天文学中最令人激动的想法之一。

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什么是暗能量和暗物质?是否能用简单的语言详细解释?

宇宙中27%是由一种神秘的物质暗物质和68%的无形能量组成的(只有剩下的5%是可见的普通物质)。这两种东西与电磁波和光不相互作用。所以都是完全隐藏起来看不见的。然而,它们对空间中的物体有着强烈的引力效应,这就是为什么它们在太空中的存在是可以预测的。暗物质通过施加引力吸引其他物体。每个星系中暗物质的数量足以容纳星系中的所有物体。它负责维持宇宙的结构。而暗能量通过反向引力排斥物体,将其推开。它负责宇宙的膨胀。宇宙中星系间隙内的暗能量以72千米每秒每3.09×10⁹km的速度使两个星系间的距离加速膨胀。也就是说,由于这种看不见的暗能量,宇宙正在加速膨胀!我们知道黑洞使光在视界附近弯曲。但是黑洞本身并不能使光线弯曲。暗物质的引力如此之大,以至于它能使星系周围的光线弯曲。这种效应被称为引力透镜效应。然而,暗物质和暗能量的真正性质仍然是未知的。许多人认为暗物质可以由某种“奇异粒子”组成。我们的银河系可能生活在一个由暗物质组成的影子星系的顶部,而我们甚至没有注意到它。科学家已经能够绘制出暗物质地图,尽管他们认为暗物质是隐藏的。暗物质可能控制着平行宇宙,平行宇宙可能存在于另一个维度。相关知识在宇宙学中,暗物质,是指无法透过电磁波的观测进行研究,也就是不与电磁力产生作用的物质。人们目前只能透过重力产生的效应得知,而且已经发现宇宙中有大量暗物质的存在。现代天文学经由引力透镜、宇宙中大尺度结构的形成、微波背景辐射等方法和理论来探测暗物质。而根据ΛCDM模型,由普朗克卫星探测的数据得到:整个宇宙的构成中,常规物质(即重子物质)占4.9%,而暗物质则占26.8%,还有68.3%是暗能量(质能等价)。暗物质的存在可以解决大爆炸理论中的不自洽性(inconsistency),对结构形成也非常关键。暗物质很有可能是一种(或几种)粒子物理标准模型以外的新粒子所构成。对暗物质(和暗能量)的研究是现代宇宙学和粒子物理的重要课题。

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