Ciemna energia – w
kosmologii
jest hipotetyczną formą
energii
, która wypełnia całą
przestrzeń
i wywiera na nią
ujemne ciśnienie
, wywołując rozszerzanie się Wszechświata. Jest to jedno z pojęć wprowadzone w celu wyjaśnienia przyspieszania ekspansji kosmosu oraz problemu
brakującej masy
we Wszechświecie.
Pomysłodawcą tego terminu jest
Michael Turner
.
Szacowany udział ciemnej energii i ciemnej materii w energii Wszechświata: 72,6% (± 1,5%) to ciemna energia, 22,8% (± 1,3%) to
ciemna materia
, 4,56% (± 0,15%) to
międzygalaktyczny gaz
oraz gwiazdy
Ciemna energia różni się istotnie od
ciemnej materii
– jej oddziaływanie
grawitacyjne
musi mieć charakter odpychający, gdyż inaczej, wciągnięta w obręb
galaktyk
i
gromad galaktyk
, wpływałaby dynamicznie na widoczną materię. Żadnego takiego wpływu jednak nie zaobserwowano. Ponadto grawitacja odpychająca rozwiązuje problem przyspieszonej
ucieczki galaktyk
. Wszystkie obecne pomiary stwierdzają, że z niewiadomego powodu
Wszechświat
rozszerza się coraz szybciej. Z pomiarów obecnego tempa ekspansji, przy założeniu że ulega ona spowolnieniu, wynikałoby, że wiek Wszechświata wynosi mniej niż 13,7 mld lat. Przyspieszające tempo ekspansji Wszechświata, pozwala pogodzić obliczony wiek Wszechświata z obserwowanym wiekiem
ciał niebieskich
.
W
1998
roku dwie niezależne grupy badaczy, wykorzystując pomiary odległych
supernowych
typu Ia wykryły, że tempo ekspansji Wszechświata ulega przyspieszeniu i to dokładnie tak, jak przewidywano. Przeprowadzone w
2003
roku nowe badania promieniowania dochodzącego z obszarów nieba o większym zagęszczeniu galaktyk dowodzą, że promieniowanie dobiegające do Ziemi ma wyższą energię (o częstotliwościach przesuniętych w kierunku niebieskiej części widma), co może być interpretowane jako przejaw działania ciemnej energii.
Istnieją liczne hipotezy na temat pochodzenia i natury ciemnej energii. W jednej rozważana jest
energia próżni
, w innej nieznane pole sił (pole kwantowe zwane
kwintesencją
).
Dwiema zaproponowanymi formami ciemnej energii są
stała kosmologiczna
i
kwintesencja
. Pierwsza z nich jest statyczna, druga dynamiczna. Rozróżnienie pomiędzy tymi dwiema formami wymaga bardzo dokładnych pomiarów ekspansji wszechświata, które dałyby obraz zmiany tempa ekspansji z czasem. Obecnie jest to jedno z czołowych zadań
kosmologii obserwacyjnej
.
Używając
stałej kosmologicznej
w modelu standardowej teorii kosmologii (metryka FLRW) otrzymuje się obecnie dominujący model kosmologiczny, znany jako convergence model czy
Model Lambda-CDM
, pomimo że aspekt CDM, tzn. że
ciemna materia
jest zimna, jest mniej testowany niż aspekty geometryczne.
Hipoteza istnienia ciemnej energii nie jest jak dotąd powszechnie zaakceptowana w środowisku
astrofizyków
. Część teoretyków uważa, że niewyjaśnione dotąd przyspieszenie rozszerzania się Wszechświata wynika z niedokładności grawitacyjnej części
ogólnej teorii względności
, którą uznaje się jako
ekstrapolację
teorii grawitacji, zgodnej z danymi eksperymentalnymi z
Układu Słonecznego
. Jednakże wszystkie dotychczasowe próby korygowania
ogólnej teorii względności
są albo matematycznie tożsame z teorią kwintesencji, albo nie zgadzają się z obserwacjami.
Inne teorie
W
2008
Timothy Clifton, Pedro G. Ferreira i Kate Land z
Uniwersytetu Oksfordzkiego
zaproponowali inną hipotezę wyjaśniającą przyspieszania ekspansji kosmosu oraz problemu „brakującej masy” we Wszechświecie. Ich zdaniem powyższe problemy mogą być wyjaśnione zakładając, że Ziemia znajduje się w „specjalnym” czy „unikalnym” miejscu we Wszechświecie, gdzie gęstość materii jest znacznie niższa niż w pozostałych częściach kosmosu[1]. Takie założenie jest jednak sprzeczne z postulatami
zasady kopernikańskiej
i
kosmologicznej
[2]. Według opublikowanej w grudniu 2008 pracy “Can We Avoid Dark Energy?” analizującej informacje o
mikrofalowym promieniowaniu tła
pochodzące między innymi z obserwacji satelity
Wilkinson Microwave Anisotropy Probe
, zaproponowany model „szwajcarskiego sera” nie ma podstaw obserwacyjnych i Ziemia najprawdopodobniej nie znajduje się w żadnym specjalnym czy „uprzywilejowanym” miejscu w Kosmosie[3].
Przypisy
Zobacz też