Η σκοτεινή ενέργεια και η διαστολή του σύμπαντος | Astronio (#21)

Η σκοτεινή ενέργεια είναι ίσως το μεγαλύτερο αίνιγμα της σύγχρονης αστροφυσικής και της κοσμολογίας. Πώς καταλάβαμε όμως την ύπαρξή της; Τι ακριβώς παρατήρησαν οι επιστήμονες ώστε να οδηγηθούν στο συμπέρασμα ότι το σύμπαν διαστέλλεται επιταχυνόμενα; Το ταξίδι στο μυστήριο της σκοτεινής ενέργειας ξεκινά το 1917 με την εφαρμογή των εξισώσεων του Einstein στο σύνολο του σύμπαντος.

►Δείτε το βιβλίο "Με θέα το σύμπαν" εδώ: http://www.cup.gr/book/asteroskopio-s...

Astronio στα social media:
Facebook:   / astronioyoutube  
Instagram:   / _astronio_  
Twitter:   / _astronio_  
-------------------
Διαβάστε επίσης:

1. Για την καλύτερη κατανόηση του βίντεο καλό θα είναι να έχετε δει πρώτα τα επεισόδια "Η θεωρία του Big Bang μέσα σε λίγα λεπτά" και "Μαύρες τρύπες και σχετικότητα".

2. Μερικές απαντήσεις σε συχνές ερωτήσεις:

α. Τι είναι οι εξισώσεις πεδίου του Einstein;
Οι εξισώσεις πεδίου είναι ένα σύνολο δέκα εξισώσεων από τη γενική θεωρία της σχετικότητας που περιγράφουν την καμπύλωση του χωροχρόνου από τη μάζα και την ενέργεια. Το 1917 ο Einstein τις χρησιμοποίησε για να μελετήσει την καμπυλότητα και την εξέλιξη ολόκληρου του σύμπαντος.

β. Τι είναι η κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου;
Το θέμα αυτό εξηγείται στο επεισόδιο για το Big Bang.

γ. Ποια διαφορά έχουν τα σενάρια 2 και 3 για την εξέλιξη του σύμπαντος;
Στο σενάριο 2 η διαστολή του σύμπαντος συνεχίζεται για πάντα και ποτέ δε μηδενίζεται διότι η ύλη είναι πολύ αραιή και έτσι οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις δεν είναι ικανές να "φρενάρουν" αρκετά το σύμπαν.
Στο σενάριο 3 ο ρυθμός διαστολής του σύμπαντος τείνει στο μηδέν. Αυτό σημαίνει ότι κάποτε το σύμπαν σχεδόν θα έπαυε να διαστέλλεται. Πρακτικά όμως ο ρυθμός διαστολής ποτέ δεν μηδενίζεται διότι εάν γινόταν αυτό τότε μοιραία θα οδηγούμασταν στο σενάριο 1 (κατάρρευση του σύμπαντος).

δ. Γιατί λέμε ότι "η κοσμολογική σταθερά επέστρεψε" όταν ανακαλύφθηκε η σκοτεινή ενέργεια;
Η κοσμολογική σταθερά εφευρέθηκε από τον Einstein για να λειτουργεί ως αντιβαρύτητα, δηλαδή για να δημιουργεί μια "δύναμη" προς τα έξω. Ο Einstein την εφηύρε (λανθασμένα) για να εξηγήσει το πώς το σύμπαν παραμένει στατικό. Αργότερα είδαμε ότι υπάρχει πράγματι κάποια μορφή ενέργειας που λειτουργεί ως αντιβαρύτητα και επομένως η κοσμολογική σταθερά ήταν χρήσιμη και πάλι.

ε. Γιατί εξακολουθούμε να μιλούμε για "βαρυτικές δυνάμεις" ενώ ο Einstein ερμήνευε τη βαρύτητα ως μια καμπύλωση του χωροχρόνου;
Διότι η έννοια της δύναμης είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για την περιγραφή φαινομένων. Το αποτέλεσμα είναι ακριβώς το ίδιο είτε μιλούμε για βαρυτική δύναμη είτε για καμπύλωση του χωροχρόνου. Επομένως για λόγους ευκολίας συνήθως προτιμούμε την πρώτη φράση.

3. Διάγραμμα διαστολής σύμπαντος (1912):
http://science.psu.edu/news-and-event...

4. Τα papers που οδήγησαν στην ανακάλυψη της σκοτεινής ενέργειας:
https://arxiv.org/abs/astro-ph/9812133
https://arxiv.org/abs/astro-ph/9805201

5. Θεωρία πληθωρισμού:
https://wmap.gsfc.nasa.gov/universe/b...

6. Τα ποσοστά των συστατικών του σύμπαντος μετά από τις παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου Planck:
http://www.esa.int/Our_Activities/Spa...

7. Τα σενάρια της μοίρας του σύμπαντος (με γραφικές παραστάσεις)
http://personal.psu.edu/mxe17/A020S/p...

-------
Παρουσίαση-Επιμέλεια: Παύλος Καστανάς
Software: Space Engine, Universe Sandbox 2
Πηγές εικόνων: NASA, GSFC, ESA, ESO, Pixabay (Creative Commons 3.0 License)


Μουσική:
-Jason Shaw (Audionautix) - Big Car theft under a Creative Commons 3.0 License
(https://creativecommons.org/licenses/...)
-Kevin Macleod - Hypnothis under a Creative Commons 3.0 License
(https://creativecommons.org/licenses/...)