Karanlık enerji neden evrenin genişlemesini hızlandırır?
Madde ve enerji, uzay-zamanın nasıl büküldüğünü anlatır; kavisli uzay-zaman, maddenin ve enerjinin nasıl hareket ettiğini söyler. Bu, genel göreliliğin temel kuralıdır ve tüm evrenin kendisi de dahil olmak üzere evrendeki her şey için geçerlidir. 1990'ların sonunda, evrendeki uzak galaksilerden bu galaksilerin sadece bizden uzaklaşmakla kalmayıp aynı zamanda gerileme hızlarının da arttığını anlamaya yetecek kadar veri topladık. Bu, evrenin uzay yapısının sadece genişlemediği, aynı zamanda genişlemenin de hızlandığı anlamına gelir.
Tek makul açıklama, evrendeki madde ve enerjinin daha önce anladığımızdan daha iyi olması gerektiğidir. Genişleyen bir evrende, madde ve enerji yalnızca uzayın eğriliğini değil, aynı zamanda uzay genişleme hızının zamanla nasıl değiştiğini de belirler. 20 yıl önce evrenin bileşenlerinin normal madde, karanlık madde, nötrinolar ve radyasyon olduğunu biliyorduk. Evren bunlarla iyi genişleyebilir, ancak uzak galaksilerin genişlemesi yalnızca yavaşlamalıdır. Uzayın hızlanan genişlemesini gözlemlemek, evrende başka şeyler olduğu anlamına gelir ve bunlar sadece var olmakla kalmaz, aynı zamanda egemen olur.
Genel görelilik, uzay yapısının kendisinin öne mi yoksa geri mi eğileceğinin maddeye bağlı olduğunu gösterir. Dünya gibi gezegenler veya güneş gibi yıldızlar, uzayın yapısının bükülmesine, daha yoğun, daha büyük nesneler ise uzayın daha şiddetli bükülmesine neden olur.
Öte yandan, evrende eşit olarak dağılmış çok sayıda madde varsa, o zaman tüm zaman ve uzay bir tür genel çekim etkisi hissedecektir. Evren genişlemeseydi, yerçekimi evrendeki her şeyi bir tekillik haline getirecekti. Ama mesele şu ki, evren çökmedi, bu da bir şeyin bu çöküşü engellediği anlamına geliyor. Ya bir şey yerçekimini iptal ediyor ya da evren genişliyor.
Bu, Big Bang teorisinin orijinal kaynağıdır. Evrendeki madde eşit olarak dağıldığı için, evrendeki her şeyin ürettiği çekim kuvveti her şeyi bir araya getirmeye çalışacaktır. Evren tekrar çökmediğinden ya da çökmekte olduğundan geriye sadece iki seçenek kaldı: Yerçekimi teorisi yanlış ya da evren genişliyor.
General Relativity'nin çeşitli zorlu testlerden geçtiğini düşünürsek, bunun yanlış olduğunu söylemek zordur. Özellikle madde ve radyasyonla dolu bir evren olduğu için, gerekli olan tek şey mevcut bir evrene sahip olmak için bir başlangıç genişlemesidir.Modern evren şu özelliklere sahiptir: genişleyen, soğuyan, azalan yoğunluk, kırmızıya kayan ışıkla dolu, Geçmiş sıcak ve yoğundu.Bunlar Big Bang teorisinin en iyi kanıtları.
Evrenin genişlemesi hızla başlar ve yerçekimi nesneleri tekrar bir araya getirir. Öyleyse, evrenin zaman içinde nasıl gelişeceğine dair üç olasılık vardır:
(1) Yerçekimi kazanır: Evren hızla genişlemeye başlar, ancak sonunda yeterli kütleçekimi her şeyi bir araya getirir. Genişleme maksimuma ulaştı, durdu ve ardından tekrar çökmeye başladı.
(2) Yerçekimi ve genişleme düzleşir: İlk genişleme ve yerçekimi birbirini yok eder. Evrende bir proton daha var ve tekrar çökecek, ama öyle değil. Aksine, genişleme oranı kademeli olarak sıfıra yaklaşırken, uzak galaksiler gittikçe daha yavaş geri çekilecektir.
(3) Genişleme kazanır: Hızlı genişleme, yetersiz yerçekimi tarafından engellenir. Zaman geçtikçe galaksiler birbirlerinden uzaklaşmaya devam eder ve yerçekimi genişlemeyi yavaşlatsa da, asla durmaz.
Ama aslında gözlemlediğimiz şey dördüncüsü. İlk milyarlarca yıl boyunca, evren "kritik" bir yolda görünüyordu ve sonra aniden, uzak bir galaksi başka bir galaksiden uzaklaşarak hızlanmaya ve geri çekilmeye başladı. Teoride, zorlayıcı bir neden var.
Evrenin nasıl genişlediğini belirleyen çok basit bir denklem var - Friedman denklemi. Karmaşık görünmesine rağmen, denklemdeki terimler gerçek dünya anlamındadır ve anlaşılması kolaydır.
Friedman denklemi
Denklemin sol tarafı, genellikle Hubble sabiti olarak bilinen evrenin genişleme oranının (kare) miktarını temsil eder. Hubble sabiti gerçek bir sabit değildir, evrenin genişlemesi veya daralmasıyla değişir, bize evrenin yapısının nasıl genişlediğini veya daraldığını anlatır.
Denklemin sağ tarafı tüm maddeyi, radyasyonu ve evreni oluşturan diğer enerji biçimlerini temsil eder. Ayrıca, evrenin kapalı (pozitif kavisli), açık (ters kavisli) veya düz (kavisli değil) olmasına bağlı olarak uzayın kendisinin içsel eğriliği vardır. Denklemde bir enerji biçimi veya uzayın kendine özgü bir özelliği olabilen kozmolojik bir sabiti de vardır.
İki taraf eşit olmalıdır. Evrenin genişlemesinin yavaşlayacağına inanıyoruz çünkü evren genişledikçe enerji yoğunluğu (sağda) azalır, bu nedenle uzayın genişleme hızı azalmalıdır. Ancak kozmolojik bir sabit veya diğer karanlık enerji formları varsa, enerji yoğunluğu azalmayabilir. Sabit kalabilir veya hatta artabilir, bu da genişleme oranının sabit kalacağı veya artacağı anlamına gelir.
Her neyse, bu, karanlık enerjiye atfedilen Samanyolu'ndan uzaklaştıkça uzak bir galaksinin hızlanacağı anlamına gelir. Karanlık enerji, dışarıya doğru iten veya yerçekimine karşı çıkan bir kuvvet değil, evrenin genişlemesini hızlandıran uzayın genişlemesi ile enerji yoğunluğunun değişme şekli (bu şekilde uzayın genişlemesi ile değişmez).
Evren genişledikçe daha fazla alan yaratılır. Karanlık enerji uzayın doğasında bulunan bir enerji formu olduğu için, uzay genişlediğinde, karanlık enerjinin yoğunluğu azalmayacaktır, bu da normal madde, karanlık madde, nötrinolar, radyasyon ve bildiğimiz diğer her şey için gereklidir. farklı. Bu nedenle karanlık enerji, evrenin genişleme oranını diğer tüm madde ve enerji türlerinden farklı bir şekilde etkiler.
Basitçe söylemek gerekirse, yeni bir enerji biçimi, evrenin genişleme oranını yeni bir şekilde etkileyebilir. Her şey zaman içinde enerji yoğunluğunun değişmesine bağlıdır. Evren genişledikçe madde ve radyasyon yoğunluğu azaldığında, uzay hala her yerde aynı enerji yoğunluğuna sahiptir. Öyleyse, karanlık enerji neden bu kadar özel özelliklere sahiptir? Bu hala evrendeki en büyük gizem.
-
- Bacak uzunluğu pantolon uzunluğuna eşit değildir! Doğru pantolon stilini seçin, modaya uygun ve uzun
