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暗物质和暗能量
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1990年的早期,有一件事很确定关于宇宙的膨胀。它可能有足够的能量密度停止扩张和recollapse,它可能很少能量密度,它永远不会停止扩张,但重力是肯定会减缓扩张随着时间的推移。
当然,放缓并没有被观察到,但是,从理论上讲,宇宙已经放缓。宇宙充满了物质和重力的吸引力将所有物质在一起。随后1998年,哈勃太空望远镜(HST)遥远的超新星的观察表明,很久很久以前,宇宙是膨胀比今天更慢。
所以没有减缓宇宙膨胀的由于重力,当每个人都认为,它已经加速。没有人预计这一点,没有人知道如何解释它。但是造成。
最终理论家提出了三种解释。也许是由于爱因斯坦的引力理论的众多版本,包含一个所谓“宇宙常数。“也许有一些奇怪的energy-fluid填补空间。
也许有毛病爱因斯坦的引力理论和新理论可能包括某种领域创造了这个宇宙加速度。理论家们仍然不知道什么是正确的解释,但他们给了解决方案名称。它被称为暗能量。
宇宙宇宙黑暗Energy-1扩大
这个图揭示了宇宙膨胀率的变化自150亿年前诞生的。曲线越浅,越快的速度扩张。大约75亿年前的曲线变化明显,当物体在宇宙中开始的速度分崩离析。天文学家推测,膨胀率是由于神秘得越快,黑暗的力量,正在星系分开。
我们知道暗能量有多大,因为我们知道它如何影响宇宙的扩张。除此之外,它是一个完整的谜。但它是一个重要的谜。事实证明,大约68%的宇宙是暗能量。暗物质约占27%。其余——地球上的一切,一切与我们所有的仪器,观察正常物质——加起来不到5%的宇宙。仔细想想,也许不应该称为“正常”物质,因为它是宇宙的一小部分。
对暗能量的一种解释是,它是一个空间的属性。爱因斯坦是第一个意识到不是什么空的空间。空间有惊人的属性,其中很多是刚刚开始被理解。第一属性,爱因斯坦发现有可能产生更多的空间。然后爱因斯坦的引力理论的一个版本,版本,包含了宇宙常数,使得第二个预测:“空的空间”都可以拥有自己的能量。因为这种能量空间本身的属性,它不会被稀释为空间扩展。
随着更多的空间形成,更多的energy-of-space将出现。因此,这种形式的能量会导致宇宙扩张越来越快。不幸的是,没有人能理解为什么宇宙常数应该是有,那么它为什么会正确的值导致观察到的宇宙的加速。
空间如何获得能源的另一种解释来自物质的量子理论。在这个理论中,“空的空间”其实是充满了临时(“虚拟”)粒子不断形成,然后消失。但是当物理学家试图计算多少能量这将给空的空间,答案出来了很多错误的,错误的。数量出来10 ^太大120倍。这是一个后1 120 0。很难得到一个答案那么糟糕。所以神秘仍在继续。
暗能量的另一种解释是,它是一种新型的动力能源流体或字段,东西填满所有的空间,一些宇宙膨胀的影响是相反的,物质的和正常的能源。一些理论家叫这“精华”,第五元素后的希腊哲学家。但是,如果答案是精髓,我们仍然不知道它是什么,它与什么,或者为什么它的存在。所以神秘仍在继续。
最后一个可能性是,爱因斯坦的引力理论是不正确的。不仅会影响宇宙的膨胀,但它也会影响正常物质的星系和星系群的行为。这一事实将提供一种方法来决定如果暗能量问题的解决方案是一个新引力理论:我们可以观察如何在集群星系聚在一起。
但如果真的需要新引力理论的,什么样的理论会改变什么?它怎么能正确描述身体的运动在太阳系,爱因斯坦的理论被称为,还有宇宙给我们不同的预测,我们需要什么?有候选人理论,但没有一个是令人信服的。所以神秘仍在继续。
暗能量之间的事情需要决定的可能性——属性的空间,一个新的动态流体,或一个新的引力理论的,是更多的数据,更好的数据。
通过拟合理论模型的宇宙组成的联合组宇宙学观测,科学家们想出了作文,我们上面所描述的那样,暗能量~ 68%,27% ~ 27%的暗物质,~正常物质。暗物质是什么?
我们更加确定暗物质的不是比我们是什么。首先,它是黑暗的,也就是说,它不是在我们看到的恒星和行星。观测表明,太没有可见物质在宇宙中占27%的所需的观测。第二,它的形式是不正常物质的乌云,粒子组成的物质称为重子。
我们知道这一点,因为我们能够探测到重子的云被他们吸收的辐射穿过它们。第三,暗物质并不是反物质,因为我们没有看到时产生的独特的伽马射线反物质与物质湮灭掉。最后,我们可以排除大galaxy-sized黑洞的基础上我们看到多少引力透镜。高浓度的事附近弯曲光线通过他们从远处的对象,但我们没有看到足够的透镜事件表明这样的对象所需的25%的暗物质的贡献。
然而,在这一点上,仍有一些暗物质可能是可行的。重子暗物质仍然可以弥补,如果都绑在棕矮星或小,密集的大块的重元素。这些可能性被称为大规模紧凑光环对象,或“男性”。但最常见的观点是,暗物质是不重子的,但它是由其他更奇异的粒子就可以或弱作用大质量粒子(质量弱相互作用粒子)。