الطاقة المظلمة هي واحدة من أكثر الظواهر الغامضة وغير المعروفة في مجال علم الكونيات.. على الرغم من حقيقة أنه يمثل حوالي 70٪ من محتوى الطاقة في الكون ، إلا أن طبيعته الدقيقة تظل لغزًا.
في هذه المقالة ، ستتاح لك الفرصة لاستكشاف بعمق مفهوم الطاقة المظلمة ، وتاريخ اكتشافها ، والنظريات التي تحاول تفسيرها ، والتحديات التي يواجهها العلماء في سعيهم لفهم هذا اللغز الكوني. لا يمكنك تفويت هذه الدعوة ، اكتشف ما هي الطاقة المظلمة: سر تمدد الكون.
ما هي الطاقة المظلمة؟
الطاقة المظلمة هي مفهوم في الفيزياء النظرية وعلم الكون يستخدم لوصف شكل من أشكال الطاقة يبدو أنه موجود في جميع أنحاء الفضاء ويشارك في تسارع تمدد الكون.
انها تحتل 70٪ من الفضاء الكوني و لا تزال طبيعتها الدقيقة غير معروفة. نحن نعلم فقط أنه موجود وكيف يتصرف ، وهذا ما تم إثباته من خلال الملاحظات الكونية التي تم من خلالها صياغة النماذج النظرية التي تشرح كيف يؤثر هذا الشكل الغامض من الطاقة على التنظيم الكوني.
كيف تتصرف الطاقة المظلمة في الكون؟
تشير الملاحظات الفلكية إلى ذلك هو المسؤول عن تسريع تمدد الكون منذ ما يقرب من 6,145،XNUMX مليون سنة مضت كانت بمثابة قوة جاذبية منفرة.
من إطار نظرية النسبية العامة ، التي صاغها ألبرت أينشتاين ، يمكن اعتبار الطاقة المظلمة مصدرًا إضافيًا للطاقة والكتلة التي تساهم في انحناء الزمكان. بهذه الطريقة ، الطاقة المظلمة يمكن أن يكون الثابت الكونيطريقة طاقة الفراغ التي تظل ثابتة في الزمان والمكان.
نظريات أخرى ، من ناحية أخرى ، تقترح تلك الطاقة المظلمة يمكن أن تترافق مع مجالات الطاقة الديناميكيةمثل الجوهر أو الجوهر، والتي يمكن أن تتغير بمرور الوقت ولها خصائص تشبه السوائل.
كما نرى فإن النماذج النظرية متنوعة وكل منها يشير إلى نهج مختلف في محاولة لشرح طبيعة هذا الشكل الغريب من الطاقة وكيف يتصرف في الكون. لاحقًا سوف نتعمق في النماذج النظرية التي تحاول حتى الآن شرح ماهية الطاقة المظلمة.
الطاقة المظلمة والمادة المظلمة ليسا نفس الشيء
من المهم عدم الخلط بين الطاقة المظلمة والمادة المظلمة ، فهما مفهومان مختلفان تمامًا عن علم الكونيات ، وعلى الرغم من أن كليهما يشكلان معظم تكوين الكون ، إلا أنهما يلعبان أدوارًا مختلفة.
- المادة المظلمة هي شكل من أشكال المادة، وبالتالي ، كتلة ملموسة ، والتي على هذا النحو تمارس تأثير جاذبية قوي على المادة المرئية للكون.
- الطاقة المظلمة ، من ناحية أخرى ، هي شكل افتراضي أو نظري للطاقة. وجوده هو مجرد استنتاج من تأثيره على التوسع المتسارع للكون ، مما يؤدي إلى قوة غامضة ذات طبيعة غير معروفة. لا يمكن التعامل مع الطاقة المظلمة كشكل تقليدي للطاقة ، وبالتالي فهي مفهوم أكثر صعوبة في الفهم من المادة المظلمة.
في الختام ، المادة المظلمة هي شكل من أشكال المادة ، بينما ترتبط الطاقة المظلمة بحقل يشغل كل الفضاء وهو أكثر وفرة من المادة المظلمة.
كيف تم اكتشاف الطاقة المظلمة؟
في الأسطر القليلة التالية ، سنقوم بجولة موجزة في تاريخ الفيزياء النظرية التي أدت إلى اكتشاف الطاقة المظلمة. نحن بدأنا:
الثابت الكوني لأينشتاين
وفقًا لأينشتاين نفسه ، كان الثابت الكوني "أكبر خطأه". ومع ذلك ، فإن العلم مبني على "تراكم الأخطاء" وهذا يسمح له بالتقدم. ربما كان هذا "الخطأ" بمثابة تقريب لمعرفة أعمق للكون.
اقترح ألبرت أينشتاين الثابت الكوني للحصول على حل مستقر لمعادلة مجال الجاذبية الخاصة به ، والتي من شأنه أن يؤدي إلى الإشارة إلى كون في حالة ثابتة.
ومع ذلك ، أظهرت ملاحظات إدوين هابل أن الكون يتمدد.، وهناك أشار أينشتاين إلى الثابت الكوني على أنه "أكبر خطأه". كان تاريخ الفيزياء في هذه اللحظة تمهيدًا لاكتشاف سبب توسع الكون: الطاقة المظلمة.
تسريع توسع الكون
كان اكتشاف المستعرات الأعظمية البعيدة من قبل فريقين من علماء الفلك في عام 1998 بمثابة علامة فارقة في تاريخ علم الكونيات ، مما دفع العلماء إلى صياغة "القطعة التي تناسب اللغز" التي من شأنها أن تفسر التوسع المتسارع للكون: تم اقتراح الطاقة المظلمة كسبب لهذا التسارع.
نظريات ونماذج توضيحية للطاقة المظلمة
الثابت الكوني وطاقة الفراغ
من أكثر النظريات المقبولة لشرح الطاقة المظلمة أنها مرتبطة بطاقة فراغ الزمكان نفسه.
يمكن تفسير الثابت الكوني لأينشتاين على أنه مظهر من مظاهر طاقة الفراغ.، والتي لها تأثير مثير للاشمئزاز على توسع الكون. وهكذا ، من نظرية النسبية ، ستؤثر الطاقة المظلمة على "نسيج الزمكان" الذي يدعم الكون ، مما يؤدي إلى تقوسه والتسبب في تمدده.
الجوهر والحقول العددية
تقترح نظرية أخرى أن الطاقة المظلمة يمكن أن تكون شكلاً من أشكال "جوهر", نوع من المادة يمكن أن تختلف كثافة طاقتها في الزمان والمكان.
سيكون هذا الجوهر مرتبطًا بالحقول القياسية ، والتي يمكن أن تتغير مساهماتها في كثافة الطاقة ببطء بمرور الوقت.
تظهر الملاحظات الكونية وجود الطاقة المظلمة
اكتب Ia Supernovae
جاء أول دليل مباشر على الطاقة المظلمة من ملاحظات تسارع معدل تمدد الكون من خلال دراسة المستعرات الأعظمية من النوع Ia. هذه النجوم المحتضرة الساطعة سمح لعلماء الفلك حساب المسافات إلى المجرات المضيفة و تحديد مدى سرعة ابتعادهم عنا.
إشعاع الخلفية الكونية
تم الحصول على أدلة أخرى على وجود الطاقة المظلمة من خلال مراقبة إشعاع الخلفية الكونية ، وهو الصدى الحراري للانفجار العظيم. سمحت القياسات الدقيقة لتقلبات درجات الحرارة في هذا الإشعاع للعلماء بتقدير كمية الطاقة المظلمة في الكون بدقة كبيرة.
المشاريع الحالية لأبحاث الطاقة المظلمة
مسح الطاقة المظلمة (DES)
The Dark Energy Survey هو مشروع مراقبة فلكي يسعى إلى اكتساب فهم أفضل للطاقة المظلمة من خلال قياس توزيع المجرات وتمدد الكون. يستخدم هذا المشروع تلسكوب Victor M. Blanco في مرصد Cerro Tololo Inter-American في شيلي لإجراء ملاحظاته.
تلسكوب نانسي جريس الروماني الفضائي
يهدف تلسكوب الفضاء الروماني نانسي جريس ، المقرر إطلاقه في العقد المقبل ، إلى دراسة الطاقة المظلمة وتقديم نظرة أعمق عن طبيعتها. تم تصميم هذا التلسكوب الفضائي لأداء قياسات دقيقة لتمدد الكون عبر الزمن الكوني.
بعض التفسيرات البديلة للطاقة المظلمة
تعديلات على النظرية النسبية العامة
أحد الاحتمالات لتفسير الطاقة المظلمة هو أن نظرية النسبية العامة لأينشتاين لا تنطبق على المقاييس الكونية ويجب تعديلها. ومع ذلك ، حتى الآن ، لم تكن هناك محاولة لتعديل النسبية العامة قادرة على القضاء على الطاقة المظلمة دون الإخلال بالملاحظات الأخرى.
تأثيرات المادة المظلمة
قد يكون التفسير البديل الآخر هو أن الطاقة المظلمة هي أ التأثير الثانوي لتفاعل المادة المظلمة مع الجاذبية وطاقة الفراغ على المقاييس الكونية. على الرغم من أن هذه الفكرة مثيرة للاهتمام ، إلا أنه لا يوجد دليل قاطع يدعم هذه الفرضية.
مستقبل الكون
كون دائم التوسع
إذا كان هناك شيء واحد نحن على يقين منه ، فهو أن الكون يتوسع بمعدل متزايد وهذا يرجع إلى "ما أطلق عليه" العلماء "الطاقة المظلمة".
وبالتالي ، فإن وجود الطاقة المظلمة يعني أن الكون سيستمر في التوسع في الأوقات القادمة ، ويبدو أنه لا يوجد شيء يوقف تسارعه. لذا ، في المستقبل البعيد ، ستختفي جميع المجرات تقريبًا عن أعيننا ، تاركةً إيانا وحدنا في كونٍ فارغٍ ومظلمٍ بشكل متزايد. أقل ما يقال عن القلق هو أننا لا نعرف ما إذا كان الجنس البشري سيبقى على قيد الحياة لرؤيته.
مصير بارد ومظلم؟
إذا استمرت الطاقة المظلمة في السيطرة على توسع الكون ، فمن الممكن أن تصل في النهاية إلى حالة تسمى "الموت الحراري"، حيث سيتم استهلاك جميع النجوم ولن تكون هناك طاقة كافية لإنشاء هياكل كونية جديدة. في هذا السيناريو ، يصبح الكون باردًا ومظلمًا بشكل متزايد.
أخيرا
الطاقة المظلمة هي واحدة من أعظم ألغاز علم الكونيات الحديث. دفع اكتشافه العلماء للبحث عن نظريات وتفسيرات جديدة لهذا اللغز.
على الرغم من عدم فهمه بالكامل بعد ، إلا أن البحث عن فهم أفضل للطاقة المظلمة لا يزال يمثل أولوية في البحث الفلكي. مع مشاريع مثل Dark Energy Survey و Nancy Grace Roman Space Telescope ، يأمل العلماء في كشف لغز الطاقة المظلمة والكشف في النهاية عن الطبيعة الحقيقية للكون الذي نعيش فيه.
ماذا تعتقد؟ مصير وسلوك الكون ساحق ، وكل ذلك بفضل la الطاقة المظلمة: سر تمدد الكون.