Laie hier mit Affinität zu Astronomie, Raumfahrt und allem was dazugehört. Ich bin ein großer Fan der weltraumorientierten Programme auf den Discovery- und Science-Kanälen und habe kürzlich eine Folge gesehen, die mich zum Nachdenken über die Ursprünge von Dunkler Materie (DM) und Dunkler Energie (DE) gebracht hat. Weiß jemand von euch, ob über die Schaffung von DM und DE als Nebenprodukte der Weltraumerschaffung nachgedacht wurde? So wie ich es verstehe, schafft das Universum, wenn es sich ausdehnt, im Wesentlichen Raum , wo vorher nichts war. Ich weiß ehrlich gesagt gar nicht, was das überhaupt bedeutet: Raum schaffen , wo vorher nichts war.
Ihre Frage ist ziemlich komplex, da dunkle Materie und dunkle Energie zwei verschiedene Dinge sind, die nur gemeinsam haben, dass sie "dunkel" genannt werden und hypothetische Größen sind. Sie sind hypothetisch, weil wir sie nur als mathematische Größen definiert haben, um physikalische Gesetze, die wir erfunden haben, mit den Beobachtungen in Einklang zu bringen.
Was ist der Ursprung der Dunklen Materie? 1930 beobachtete Fritz Zwicky den Koma-Cluster. Der Koma-Haufen ist ein Haufen von Galaxien, die sich aufgrund ihrer gegenseitigen Anziehungskraft untereinander bewegen. Zu seiner Überraschung stellte er fest, dass sich die Galaxien in diesem Haufen schneller bewegten, als die Anziehungskraft aufgrund ihrer sichtbaren Masse vorhersagen würde. Da die sichtbare Masse der Galaxien die Bewegung der Galaxien nicht erklären konnte, schlug er vor, dass es in diesem Haufen eine andere, noch unsichtbare Materie gibt, die zur Anziehungskraft beitrug. Er nannte es "Dunkle Materie" (er war Schweizer) - Dunkle Materie. Spätere Studien zur Rotation von Galaxien zeigten auch, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Galaxien nicht durch die sichtbare Materie in diesen Galaxien erklärt werden konnte, also musste eine andere dunkle Materie vorhanden sein, um die Anomalie zu erklären.
nachdem man die hypothetische dunkle materie in die naturgesetze aufgenommen hatte, ließen sich viele dinge auf theoretischer ebene erklären. Die Bildung von Galaxienhaufen im derzeit beobachtbaren Universum und die Schwankungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds könnten mit dunkler Materie erklärt werden. Die Theorie bringt hier die bestehenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten in Einklang mit der aktuellen Beobachtung. Das Problem ist, dass dunkle Materie in Experimenten noch nicht nachgewiesen werden konnte. Es wurde nicht beobachtet und es gibt viele Theorien darüber, was diese dunkle Materie sein könnte.
Dark Energy hat eine andere Geschichte, was zu einer ähnlichen Sache führt. Als Einstein seine allgemeine Relativitätstheorie darlegte, fügte er in seine Feldgleichungen eine kosmologische Konstante, Lambda, ein, um auf der Grundlage seiner Gleichungen zu einem statischen Universum kommen zu können. Er nahm an, dass die Konstante Null sei und kam daher zu einem statischen Universum. Eine negative Konstante würde bedeuten, dass das Universum schrumpfen würde und eine positive Konstante würde bedeuten, dass sich das Universum ausdehnen würde.
Leider zeigte Hubble, dass das Universum nicht statisch ist, sondern sich ausdehnt, und in den 1990er Jahren zeigten Messungen, dass sich diese Ausdehnung beschleunigte. Nun war die kosmologische Konstante nicht Null und es musste eine Erklärung gefunden werden, warum sich das Universum immer schneller ausdehnt. Für diese Ausdehnung wird eine Energie benötigt, die der Anziehungskraft der (dunklen) Materie im Universum entgegenwirkt und mit jeder Ausdehnung dieses Universums zunimmt. Spätere Beobachtungen einer Supernova im Jahr 1998 und der Boomerang- und Maxima-Experimente zum kosmischen Mikrowellenhintergrund lieferten starke Beweise für die Existenz dunkler Energie. Dies ist der Fall, wenn wir glauben, dass das Standardmodell der Kosmologie richtig ist.
Das Problem mit dunkler Energie ist, dass in den meisten Fällen die Gesetze der Kosmologie stimmen und das Universum erklären. Das bedeutet, dass dunkle Energie real sein muss oder die kosmologischen Gesetze geändert werden müssen. Derzeit wird nach dunkler Energie gesucht. Die Definition der Dunklen Energie in den Modellen erklärt die Expansion des Universums und auch die schnelle Expansion während der frühen Jahre des Universums. Dunkle Energie ist jedoch eine hypothetische Größe und wurde noch nicht beobachtet.
Ich hoffe, dies hat Ihnen einen kurzen Überblick darüber gegeben, wie dunkle Materie und dunkle Energie in die Astrophysik gelangt sind. Verwechsle es nicht mit der dunklen Macht. Das ist nicht einmal hypothetisch und existiert nur in bestimmten Filmen.
Dunkle Energie ist genau das (nach vielen Theorien) Wikipedia hat eine anständige Erklärung. Jeder Kubikmeter Raum enthält die gleiche Menge dunkler Energie und das ändert sich auch dann nicht, wenn sich der Raum im Laufe der Zeit ausdehnt oder zusammenzieht.
Dunkle Materie ist etwas ganz anderes. Soweit wir das beurteilen können, verhält es sich ziemlich genau wie gewöhnliche Materie, außer dass es frei durch andere Materie und sich selbst hindurchgeht und nicht mit elektromagnetischer Strahlung interagiert. Es bewegt sich unter dem Einfluss der Schwerkraft und wird immer dünner, wenn sich der Raum ausdehnt.