Тъмната енергия преосмисля теориите за Вселената
Тъмната сила е една от най-загадъчните и фундаментални сили във Вселената. Тя е виновна за ускореното уголемение на космоса, само че нейната природа към момента остава незнайна. Последните проучвания, извършени от интернационалните екипи учени, сложиха под въпрос нашето схващане за тъмната сила и, затова, основите на актуалната физика, в това число теорията на относителността на Алберт Айнщайн.
Какво е тъмната сила?
Тъмната сила е хипотетична форма на сила, която отмерено запълва пространството и упражнява негативно налягане, причинявайки ускореното уголемение на Вселената. Тя съставлява към 68% от цялата сила на Вселената, само че нейната природа остава мистерия. За първи път за тъмната сила се заприказва в края на 1990-те години, когато астрономите откриха, че далечните галактики се отдалечават от нас с възходяща скорост. Това изобретение опонираше на упованията, учредени на теорията на гравитацията на Айнщайн, която предполагаше, че разширението на Вселената би трябвало да се забавя под действието на гравитацията.
Нови открития: тъмната сила еволюира ли?
Според последните проучвания, оповестени в издания като New Scientist и BBC, тъмната сила може да не е непрекъсната големина, както се предполагаше до момента. Учените откриха, че нейните свойства евентуално се трансформират с времето. Това изобретение се основава на разбора на данни, получени благодарение на телескопи, учещи свръхнови звезди, крупномащабната конструкция на Вселената и реликтовото лъчение.
Например, наблюденията на свръхнови от вид Ia, които се употребяват като " общоприети свещи " за премерване на дистанции във Вселената, демонстрираха, че скоростта на разширение на Вселената не дава отговор на прогнозите, учредени на модела ΛCDM (Ламбда-CDM), който допуска непрекъсната компактност на тъмната сила. Вместо това данните сочат, че плътността на тъмната сила може да се трансформира, което слага под въпрос актуалното ни схващане на космологията.
Теорията на относителността на Айнщайн, която е в основата на актуалната физика, разказва гравитацията като деформиране на пространство-времето под действието на маса и сила. Въпреки това, новите данни за тъмната сила допускат, че нашето схващане на гравитацията може да е ненапълно. Ако тъмната сила в действителност еволюира, това може да значи, че уравненията на Айнщайн се нуждаят от преразглеждане или допълнение.
Някои учени допускат, че за пояснение на следените феномени може да се наложи нова физика, която излиза отвън рамките на общата доктрина на относителността. Например, допустимо е гравитацията да се държи друго в космологични мащаби, в сравнение с в мащабите на звезди и галактики. Това изобретение може да докара до основаването на нова доктрина, която сплотява квантовата механика и гравитацията — една от основните нерешени задания на актуалната просвета.
Последици за космологията
Ако тъмната сила в действителност се трансформира с времето, това може изцяло да промени нашето схващане за бъдещето на Вселената. Според настоящите модели, в случай че плътността на тъмната сила остане непрекъсната, Вселената ще продължи да се уголемява ускорено, което в последна сметка ще докара до " Голямото Разкъсване " — сюжет, при който всички галактики, звезди и даже атоми ще бъдат раздрани на части. Този апокалиптичен сюжет допуска, че тъмната сила ще стане толкоз преобладаваща, че ще преодолее всички други сили във Вселената, в това число гравитацията и електромагнитните сили, които държат атомите и молекулите дружно.
Въпреки това, в случай че тъмната сила еволюира, вероятни са и други сюжети. Например:
Забавяне на разширението : Ако плътността на тъмната сила понижава с времето, разширението на Вселената може да стартира да се забавя. Това би могло да докара до по-стабилна и постепенно разрастваща се Вселена, в която галактиките и звездите не престават да съществуват за доста по-дълги интервали. Колапс на Вселената : В случай, че тъмната сила промени своята природа и стартира да работи като привлекателна, а не отблъскваща мощ, това може да докара до " Голямото Свиване " (Big Crunch). В този сюжет Вселената ще стартира да се свива, като в последна сметка ще се върне в сингулярност, сходна на тази, от която е зародила при Големия гърмеж. Осцилации на Вселената : Друг забавен сюжет е опцията Вселената да минава през циклични интервали на разширение и стесняване. Това би означавало, че тъмната сила не е непрекъсната, а се трансформира циклично, което би довело до безкрайна поредност от " Големи гърмежи " и " Големи свивания ".
Освен това, това изобретение може да повлияе на нашето схващане на други космологични феномени, като тъмната материя, която съставлява към 27% от Вселената и също остава мистерия. Възможно е тъмната сила и тъмната материя да са свързани между тях, и тяхното взаимно проучване може да помогне за откриване на тайните на Вселената. Например, в случай че тъмната сила еволюира, това може да повлияе на метода, по който тъмната материя се разпределя и взаимодейства с забележимата материя. Това би могло да изясни за какво галактиките и галактическите купове са структурирани по метода, по който ги следим през днешния ден.
Ако тъмната сила в действителност се окаже променлива, това може да докара до радикална смяна в нашето схващане на гравитацията. Според общата доктрина на относителността на Айнщайн, гравитацията е резултат от изкривяването на пространство-време от маса и сила. Въпреки това, в случай че тъмната сила еволюира, това може да значи, че гравитацията се държи друго в разнообразни мащаби или столетия на Вселената. Това би могло да докара до създаването на нова доктрина за гравитацията, която да сплоти общата доктрина на относителността с квантовата механика — една от най-големите нерешени задания във физиката.
Новите открития за тъмната сила може да доведат до откриването на напълно нови физически закони. Например, допустимо е тъмната сила да бъде демонстрация на ново, незнайно до момента поле или мощ, което би могло да изясни за какво Вселената се държи по метода, по който го прави. Това би могло да отвори вратите към изцяло нови области на проучване и да докара до гражданска война в нашата идея за природата на действителността.
Методи на проучване и бъдещи задачи Наблюдение на свръхнови
Един от най-важните способи за проучване на тъмната сила е наблюдението на свръхнови от вид Ia. През 1998 година точно наблюденията на такива свръхнови доведоха до откритието, че Вселената се уголемява с ускоряване. Това беше първото директно доказателство за съществуването на тъмната сила.
Днес учените не престават да употребяват свръхновите, с цел да мерят скоростта на разширение на Вселената в разнообразни столетия. Това разрешава да се наблюдава по какъв начин тъмната сила е влияла на космоса през милиарди години. Например, планове като Dark Energy Survey (DES) употребяват мощни телескопи, с цел да откриват и проучват хиляди свръхнови, създавайки подробна карта на разширението на Вселената.
Гравитационно лещиране
Друг значим способ за проучване на тъмната сила е гравитационното лещиране. Този феномен поражда, когато светлината от отдалечен обект (например галактика) се изкривява от гравитационното поле на солиден обект (като различен космически куп), ситуиран сред наблюдаващия и източника на светлина. Това деформиране разрешава на учените да изследват разпределението на масата във Вселената и да мерят резултатите на тъмната сила върху структурата на космоса.
Проекти като Euclid употребяват гравитационното лещиране, с цел да основат триизмерна карта на Вселената. Този способ разрешава да се проучва по какъв начин тъмната сила въздейства на образуването и еволюцията на галактическите купове и крупномащабната конструкция на космоса.
Крупномащабна конструкция на Вселената
Вселената не е хомогенна — тя е изпълнена с галактики, космически купове и големи празнини, които образуват комплицирана мрежа, известна като " галактическа паяжина ". Изследването на тази крупномащабна конструкция е основно за разбирането на тъмната сила. Учените употребяват данни от планове като Sloan Digital Sky Survey (SDSS) , с цел да проучват разпределението на галактиките и да мерят въздействието на тъмната сила върху образуването на структурите във Вселената.
Реликтово лъчение
Реликтовото лъчение, известно още като " галактически микровълнов декор ", е остатъчна радиация от Големия гърмеж. То съставлява " отпечатък " на ранната Вселена и съдържа скъпа информация за нейната еволюция. Изследвания на реликтовото лъчение като тези, извършени от задачата Planck на Европейската галактическа организация (ESA), дават данни за плътността на тъмната сила и нейното въздействие върху разширението на Вселената.
Космическият телескоп Euclid
Един от най-амбициозните планове за проучване на тъмната сила е галактическият телескоп Euclid , изстрелян от ESA през 2023 година Euclid е предопределен да сътвори триизмерна карта на Вселената, обхващаща над 10 милиарда години галактическа история. С помощта на своята мощна камера и спектрометър, Euclid ще изследва гравитационното лещиране, разпределението на галактиките и еволюцията на крупномащабната конструкция на Вселената. Очаква се, че данните от Euclid ще оказват помощ да се дефинират точните свойства на тъмната сила и да се тестват различни теории на гравитацията.
Мисията Nancy Grace Roman Space Telescope
Друг значим план е Nancy Grace Roman Space Telescope на NASA, чието изстрелване е планувано за средата на 2020-те години. Този телескоп ще бъде оборудван с широкоъгълна камера, която ще разреши наблюдения на милиарди галактики. Roman Space Telescope ще изследва резултатите на тъмната сила посредством наблюдения на свръхнови, гравитационно лещиране и крупномащабната конструкция на Вселената. Очаква се, че тази задача ще даде невиждани данни, които ще оказват помощ да се разбере дали тъмната сила е непрекъсната или се трансформира с времето.
Освен Euclid и Roman Space Telescope, има и други планове, които ще допринесат за проучването на тъмната сила. Например:
LSST (Large Synoptic Survey Telescope) : Този телескоп, намиращ се в Чили, ще прави ежедневни наблюдения на небето, събирайки данни за милиарди галактики и свръхнови. DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) : Този инструмент, конфигуриран в Аризона, ще изследва спектъра на милиони галактики, с цел да проучва резултатите на тъмната сила върху разширението на Вселената.
През идващите години новите данни и технологии, като телескопа Euclid, ще ни оказват помощ да разберем по-добре природата на тъмната сила и, евентуално, да разкрием тайните на Вселената, които към момента остават недостъпни за нашето схващане. Това проучване ни припомня, че науката е непрекъснат развой на търсене на истината, и даже най-фундаменталните теории могат да бъдат преразгледани в светлината на нови открития.
Какво е тъмната сила?
Тъмната сила е хипотетична форма на сила, която отмерено запълва пространството и упражнява негативно налягане, причинявайки ускореното уголемение на Вселената. Тя съставлява към 68% от цялата сила на Вселената, само че нейната природа остава мистерия. За първи път за тъмната сила се заприказва в края на 1990-те години, когато астрономите откриха, че далечните галактики се отдалечават от нас с възходяща скорост. Това изобретение опонираше на упованията, учредени на теорията на гравитацията на Айнщайн, която предполагаше, че разширението на Вселената би трябвало да се забавя под действието на гравитацията.
Нови открития: тъмната сила еволюира ли?
Според последните проучвания, оповестени в издания като New Scientist и BBC, тъмната сила може да не е непрекъсната големина, както се предполагаше до момента. Учените откриха, че нейните свойства евентуално се трансформират с времето. Това изобретение се основава на разбора на данни, получени благодарение на телескопи, учещи свръхнови звезди, крупномащабната конструкция на Вселената и реликтовото лъчение.
Например, наблюденията на свръхнови от вид Ia, които се употребяват като " общоприети свещи " за премерване на дистанции във Вселената, демонстрираха, че скоростта на разширение на Вселената не дава отговор на прогнозите, учредени на модела ΛCDM (Ламбда-CDM), който допуска непрекъсната компактност на тъмната сила. Вместо това данните сочат, че плътността на тъмната сила може да се трансформира, което слага под въпрос актуалното ни схващане на космологията.
Теорията на относителността на Айнщайн, която е в основата на актуалната физика, разказва гравитацията като деформиране на пространство-времето под действието на маса и сила. Въпреки това, новите данни за тъмната сила допускат, че нашето схващане на гравитацията може да е ненапълно. Ако тъмната сила в действителност еволюира, това може да значи, че уравненията на Айнщайн се нуждаят от преразглеждане или допълнение.
Някои учени допускат, че за пояснение на следените феномени може да се наложи нова физика, която излиза отвън рамките на общата доктрина на относителността. Например, допустимо е гравитацията да се държи друго в космологични мащаби, в сравнение с в мащабите на звезди и галактики. Това изобретение може да докара до основаването на нова доктрина, която сплотява квантовата механика и гравитацията — една от основните нерешени задания на актуалната просвета.
Последици за космологията
Ако тъмната сила в действителност се трансформира с времето, това може изцяло да промени нашето схващане за бъдещето на Вселената. Според настоящите модели, в случай че плътността на тъмната сила остане непрекъсната, Вселената ще продължи да се уголемява ускорено, което в последна сметка ще докара до " Голямото Разкъсване " — сюжет, при който всички галактики, звезди и даже атоми ще бъдат раздрани на части. Този апокалиптичен сюжет допуска, че тъмната сила ще стане толкоз преобладаваща, че ще преодолее всички други сили във Вселената, в това число гравитацията и електромагнитните сили, които държат атомите и молекулите дружно.
Въпреки това, в случай че тъмната сила еволюира, вероятни са и други сюжети. Например:
Забавяне на разширението : Ако плътността на тъмната сила понижава с времето, разширението на Вселената може да стартира да се забавя. Това би могло да докара до по-стабилна и постепенно разрастваща се Вселена, в която галактиките и звездите не престават да съществуват за доста по-дълги интервали. Колапс на Вселената : В случай, че тъмната сила промени своята природа и стартира да работи като привлекателна, а не отблъскваща мощ, това може да докара до " Голямото Свиване " (Big Crunch). В този сюжет Вселената ще стартира да се свива, като в последна сметка ще се върне в сингулярност, сходна на тази, от която е зародила при Големия гърмеж. Осцилации на Вселената : Друг забавен сюжет е опцията Вселената да минава през циклични интервали на разширение и стесняване. Това би означавало, че тъмната сила не е непрекъсната, а се трансформира циклично, което би довело до безкрайна поредност от " Големи гърмежи " и " Големи свивания ".
Освен това, това изобретение може да повлияе на нашето схващане на други космологични феномени, като тъмната материя, която съставлява към 27% от Вселената и също остава мистерия. Възможно е тъмната сила и тъмната материя да са свързани между тях, и тяхното взаимно проучване може да помогне за откриване на тайните на Вселената. Например, в случай че тъмната сила еволюира, това може да повлияе на метода, по който тъмната материя се разпределя и взаимодейства с забележимата материя. Това би могло да изясни за какво галактиките и галактическите купове са структурирани по метода, по който ги следим през днешния ден.
Ако тъмната сила в действителност се окаже променлива, това може да докара до радикална смяна в нашето схващане на гравитацията. Според общата доктрина на относителността на Айнщайн, гравитацията е резултат от изкривяването на пространство-време от маса и сила. Въпреки това, в случай че тъмната сила еволюира, това може да значи, че гравитацията се държи друго в разнообразни мащаби или столетия на Вселената. Това би могло да докара до създаването на нова доктрина за гравитацията, която да сплоти общата доктрина на относителността с квантовата механика — една от най-големите нерешени задания във физиката.
Новите открития за тъмната сила може да доведат до откриването на напълно нови физически закони. Например, допустимо е тъмната сила да бъде демонстрация на ново, незнайно до момента поле или мощ, което би могло да изясни за какво Вселената се държи по метода, по който го прави. Това би могло да отвори вратите към изцяло нови области на проучване и да докара до гражданска война в нашата идея за природата на действителността.
Методи на проучване и бъдещи задачи Наблюдение на свръхнови
Един от най-важните способи за проучване на тъмната сила е наблюдението на свръхнови от вид Ia. През 1998 година точно наблюденията на такива свръхнови доведоха до откритието, че Вселената се уголемява с ускоряване. Това беше първото директно доказателство за съществуването на тъмната сила.
Днес учените не престават да употребяват свръхновите, с цел да мерят скоростта на разширение на Вселената в разнообразни столетия. Това разрешава да се наблюдава по какъв начин тъмната сила е влияла на космоса през милиарди години. Например, планове като Dark Energy Survey (DES) употребяват мощни телескопи, с цел да откриват и проучват хиляди свръхнови, създавайки подробна карта на разширението на Вселената.
Гравитационно лещиране
Друг значим способ за проучване на тъмната сила е гравитационното лещиране. Този феномен поражда, когато светлината от отдалечен обект (например галактика) се изкривява от гравитационното поле на солиден обект (като различен космически куп), ситуиран сред наблюдаващия и източника на светлина. Това деформиране разрешава на учените да изследват разпределението на масата във Вселената и да мерят резултатите на тъмната сила върху структурата на космоса.
Проекти като Euclid употребяват гравитационното лещиране, с цел да основат триизмерна карта на Вселената. Този способ разрешава да се проучва по какъв начин тъмната сила въздейства на образуването и еволюцията на галактическите купове и крупномащабната конструкция на космоса.
Крупномащабна конструкция на Вселената
Вселената не е хомогенна — тя е изпълнена с галактики, космически купове и големи празнини, които образуват комплицирана мрежа, известна като " галактическа паяжина ". Изследването на тази крупномащабна конструкция е основно за разбирането на тъмната сила. Учените употребяват данни от планове като Sloan Digital Sky Survey (SDSS) , с цел да проучват разпределението на галактиките и да мерят въздействието на тъмната сила върху образуването на структурите във Вселената.
Реликтово лъчение
Реликтовото лъчение, известно още като " галактически микровълнов декор ", е остатъчна радиация от Големия гърмеж. То съставлява " отпечатък " на ранната Вселена и съдържа скъпа информация за нейната еволюция. Изследвания на реликтовото лъчение като тези, извършени от задачата Planck на Европейската галактическа организация (ESA), дават данни за плътността на тъмната сила и нейното въздействие върху разширението на Вселената.
Космическият телескоп Euclid
Един от най-амбициозните планове за проучване на тъмната сила е галактическият телескоп Euclid , изстрелян от ESA през 2023 година Euclid е предопределен да сътвори триизмерна карта на Вселената, обхващаща над 10 милиарда години галактическа история. С помощта на своята мощна камера и спектрометър, Euclid ще изследва гравитационното лещиране, разпределението на галактиките и еволюцията на крупномащабната конструкция на Вселената. Очаква се, че данните от Euclid ще оказват помощ да се дефинират точните свойства на тъмната сила и да се тестват различни теории на гравитацията.
Мисията Nancy Grace Roman Space Telescope
Друг значим план е Nancy Grace Roman Space Telescope на NASA, чието изстрелване е планувано за средата на 2020-те години. Този телескоп ще бъде оборудван с широкоъгълна камера, която ще разреши наблюдения на милиарди галактики. Roman Space Telescope ще изследва резултатите на тъмната сила посредством наблюдения на свръхнови, гравитационно лещиране и крупномащабната конструкция на Вселената. Очаква се, че тази задача ще даде невиждани данни, които ще оказват помощ да се разбере дали тъмната сила е непрекъсната или се трансформира с времето.
Освен Euclid и Roman Space Telescope, има и други планове, които ще допринесат за проучването на тъмната сила. Например:
LSST (Large Synoptic Survey Telescope) : Този телескоп, намиращ се в Чили, ще прави ежедневни наблюдения на небето, събирайки данни за милиарди галактики и свръхнови. DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) : Този инструмент, конфигуриран в Аризона, ще изследва спектъра на милиони галактики, с цел да проучва резултатите на тъмната сила върху разширението на Вселената.
През идващите години новите данни и технологии, като телескопа Euclid, ще ни оказват помощ да разберем по-добре природата на тъмната сила и, евентуално, да разкрием тайните на Вселената, които към момента остават недостъпни за нашето схващане. Това проучване ни припомня, че науката е непрекъснат развой на търсене на истината, и даже най-фундаменталните теории могат да бъдат преразгледани в светлината на нови открития.
Източник: segabg.com
КОМЕНТАРИ