Ich habe die Theorie, warum dunkle Materie und dunkle Energie existieren, nie ganz verstanden. Ich weiß, dass es etwas damit zu tun hat, dass die Anziehungskraft stärker ist als das, was wir berechnen, sollte es sein, könnte das jemand genauer erklären?
Einige Ergänzungen zur Antwort von MBR:
Tatsächlich wissen wir nicht, dass dunkle Materie und dunkle Energie existieren, aber wir haben indirekte Hinweise. Sie werden oft Behauptungen sehen, dass dunkle Materie und dunkle Energie zwei der Hauptprobleme der heutigen Kosmologie sind, auch von professionellen Astronomen, aber das ist ein erkenntnistheoretisches Missverständnis: Sie können eine Hypothese nicht als Problem bezeichnen .
Derzeit haben wir mehrere Beobachtungsanomalien (wie von T. Kuhn definiert): nämlich die Rotationskurve von Galaxien, die Leuchtkraft von Supernovae, das Leistungsspektrum des CMB ... (und einige zusätzliche Dinge wie die Schwierigkeit, G zu messen oder zu erkennen direkt Gravitationswellen).
Gemäß der Wissenschaftsgeschichte haben wir 3 Möglichkeiten, diese Anomalien zu lösen:
Dunkle Materie und dunkle Energie sind zwei ontologische Ansätze, die ziemlich gut zu funktionieren scheinen: Indem wir zwei einfache Komponenten hinzufügen, können wir eine breite Palette von Beobachtungen anpassen. Aus diesem Grund mögen Astronomen sie: Ihre Modellierung ist relativ einfach und ermöglicht es, alles gut anzupassen. Aber im Moment kennen wir ihre Natur nicht.
Einige sagen, dass wir mit WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) und dem Planck-Weltraumobservatorium in die Ära der Präzisionskosmologie eingetreten sind: aber das ist nur wahr, wenn unser Paradigma der Annäherungen an Dunkle Materie/Dunkle Energie richtig ist. Wenn dies nicht der Fall ist, interpretieren wir derzeit das, was wir messen, nicht richtig, aber letztendlich können genauere Messungen zu einer besseren Sicht auf aktuelle kosmologische Anomalien führen.
Dunkle Materie und dunkle Energie sind also zwei elegante und minimalistische Ansätze für mehrere grundlegende Probleme. Dies ist ein sehr heißes Thema in der Kosmologie, aber wir könnten eines Tages erkennen, dass wir nur Probleme hatten, weil unser gegenwärtiges Paradigma falsch war.
Dunkle Materie und dunkle Energie sind zwei verschiedene Dinge, die unterschiedliche Beobachtungen erklären.
Dunkle Materie :
Dunkle Materie wird unter anderem zur Erklärung der Rotationskurve von Galaxien benötigt. Man könnte erwarten, dass diese Rotationskurven bei großen Radien abnehmen (weil man für Galaxien eine keplersche Rotation erwarten sollte), und es ist nicht der Fall, dass die Rotationskurven flach sind, was für eine "versteckte Masse" in Galaxien verantwortlich ist, um eine solche Rotation aufrechtzuerhalten Muster, das ist die dunkle Materie. Dunkle Materie ist auch für einige Eigenschaften von Galaxienhaufen und CMB-Fluktuationen verantwortlich.
Dunkle Energie :
Dunkle Energie wird benötigt, um die beschleunigte Expansion des Universums zu erklären. Diese Ausdehnung wurde meistens unter Verwendung von Typ-Ia-Supernovæ (thermonukleare Supernovæ, das sind die Ergebnisse eines Weißen Zwergs, der Materie ansammelt und die Chandrasekhar-Masse erreicht) gemessen, die „Standardkerzen“ sind. Es wird angenommen, dass die absolute Größe dieser Objekte bekannt ist. Wenn Sie sie also im Universum beobachten, können Sie ihre Entfernung leicht aus ihrer Rotverschiebung ableiten. Diese Beobachtungen zeigen eine beschleunigte Expansion des Universums (mit Expansion meinen wir, dass der relative Abstand zwischen zwei entfernten Galaxien zunimmt, die Entfernung im lokalen Universum wird nicht beeinflusst). Um diese Beschleunigung zu berücksichtigen, braucht man etwas Energie, die gleichmäßig im Universum verteilt ist, das ist die dunkle Energie.
Lassen Sie sich nicht verwirren:
Dunkle Energie und dunkle Materie können nicht miteinander verwechselt werden, da dunkle Energie gleichmäßig im Universum verteilt ist, während dunkle Materie einer gewissen Verteilung folgt (sie ist im Allgemeinen mehr oder weniger mit der Materie verteilt).
Letzte Worte:
Schließlich sind „dunkle Materie“ und „dunkle Energie“ meist Wörter, um unsere Unwissenheit über diese Beobachtungen zu charakterisieren, die nicht durch Standardgesetze der Physik erklärt werden können. Deshalb wird so intensiv an diesen Themen gearbeitet, um zu versuchen, diese dunklen Dinge besser zu charakterisieren und zu verstehen, was sie sein könnten.
Noch was zu dunkler Energie/Materie:
Die Leute haben eine ziemlich gute Vorstellung davon, dass dunkle Energie existiert, denn wenn man die Ausdehnung zweier Objekte im Universum im Laufe der Zeit ab ihrem Ursprung aufzeichnet, gibt es eine Glockenkurve. Grundsätzlich begann die Expansionsgeschwindigkeit des Universums schneller, als sie sich verlangsamte, und kürzlich (oder zumindest relativ) hat sich die Expansion wieder beschleunigt. Das bedeutet, dass sich das Universum zu Beginn seiner Entstehung schnell ausdehnte, und als diese Dynamik nachließ, begann die Schwerkraft, die Dinge wieder zusammenzuziehen. Um jedoch die jüngste Beschleunigung der Expansion zu erklären, muss es eine Kraft geben, die im Laufe der Zeit an Stärke zugenommen hat und in der Lage war, eine Beschleunigung der Expansion zu verursachen (all dies geschieht zwischen Galaxien, in Gebieten wie Sonnensystemen und Galaxien, die Schwerkraft ist viel zu stark, um betroffen zu sein). Es wird angenommen, dass sich das Universum ausdehnt, Dunkle Energie nimmt gleichmäßig zu, um den neuen Raum zu besetzen. Dies bedeutet, dass die dunkle Energie zunimmt und somit die Expansion beschleunigt.
Wir wissen, dass sich das Universum aufgrund der Rotverschiebung ausdehnt. Grundsätzlich dehnt sich das Universum aus, wenn Licht durch das Universum wandert. Bei ausreichender Entfernung verliert das Licht merklich an Energie, so dass violettes Licht in Richtung Rot fällt (daher der Name Rotverschiebung). Dies liegt daran, dass das Licht, von unserem expandierenden Universum aus gesehen, Energie zu verlieren scheint, obwohl es in Wirklichkeit weiter reisen muss, wenn sich der Raum ausdehnt.
Was die dunkle Materie betrifft, wissen wir kurz gesagt, dass es etwas gibt, das Schwerkraft hat, das wir sonst nicht erkennen können. Dunkle Materie ist im Gegensatz zu dunkler Energie nicht einheitlich. Es bildet strangförmige Formationen, die den strangförmigen Formationen von Galaxien entsprechen.
Astromax