Forskjellen mellom mørk materie og mørk energi
Share
Hovedforskjell - Dark Matter vs Dark Energy
Å forstå mørk materie og mørk energi er en av de viktigste mysteriene i vitenskapen. Eksistensen av både mørk materie og mørk energi støttes av en rekke forskjellige observasjoner. Det er imidlertid fortsatt ikke kjent hvor mørkt materie og mørk energi kommer fra, eller hva de er sammensatt av. De hovedforskjell mellom mørk materie og mørk energi er det mørkt materie samhandler gjennom tyngdekraft og prøver å bringe materie sammen, mens mørk energi akselererer ekspansjonen av universet, og derved skyver materie fra hverandre.
Hva er Dark Matter
I begynnelsen av 1930-tallet studerte Fritz Zwicky, en sveitsisk astronom, hvordan galakser flyttet i galakse-klynger. Han kunne beregne massen av en galakse ved hjelp av to metoder. For det første, ved å se på galaksens bevegelse, kunne han avlede tyngdekraften mellom galakser og bestemme hvor mye masse som skulle være tilstede. For det andre kunne han måle lysstyrken i galakser og avlede hvor mye saken skulle være til stede. Hans resultater viste en uoverensstemmelse: da han brukte bevegelsen til å beregne masse, kom han opp med en mye større verdi enn når han brukte lys til å måle masse. For å forklare dette trodde Zwicky at det måtte være noe annet usynlig "Mørkt" saken som ikke kunne utgis av lyset.
For de neste fire tiårene ble det ikke gjort mye seriøs forskning om dette mysteriet. På 1970-tallet var Vera Rubin, som studerte hvor fort stjernene beveget seg rundt midt i en galakse, lagt merke til at stjerner lenger unna sentrum beveget seg med raskere hastigheter enn de burde ha. Hun konkluderte også med at det må være noe usynlig sak i en galakse som kan regne for denne oppførselen. Bildet nedenfor oppsummerer hennes funn:
EN galakse rotasjonskurve - grafen viser hastigheten som stjernene beveger seg rundt i en galakse, som en funksjon av stjernens avstand fra sentrum av galaksen. Den faste linjen viser det observerte resultatet, mens den stiplede linjen viser resultatet som ble forventet når bare synlig masse (dvs. vanlig materie) er vurdert.
En annen overbevisende sak for eksistensen av mørk materie kommer fra gravitasjonslinsing. Ifølge relativitetsteorien, når lyset beveger seg over massive gjenstander, blir lysets bane buet. Som et resultat kan fjerne galakser virke forvrengt.
Gravitasjons linseforming forvrenger bildene av fjerne galakser
De Bullet Cluster består av to galakser som beveger seg forbi hverandre etter at de har kollidert. Et bilde av kuleklyngen er vist nedenfor. Vi kan avgjøre hvor det vanlige saken er i denne galaksen, ved å se på røntgenstråler som gasser utstråler. De rosa områdene på bildet viser hvor det vanlige saken er konsentrert. Imidlertid ved å studere gravitasjonslinseringseffekter produsert av Bullet Cluster, synes det meste av massen å være konsentrert i regionene vist i blå.
The Bullet Cluster: Regionene i rosa show hvor det vanlige (synlige) saken er mest konsentrert. De blå områdene viser hvor de fleste masse skal være til stede fra målinger av gravitasjonslinsering.
Dette er en sterk indikasjon på at mørkt materiale eksisterer. Når galakser kolliderte, bør partikler av mørk materie være i stand til å bevege seg forbi hverandre relativt raskt fordi de bare samhandler sterkt via tyngdekraften. Vanlig materie interagerer mye mer med hverandre (med elektromagnetiske krefter for eksempel). Derfor tar det mye lenger tid for vanlig materie å gå forbi hverandre. Dette forklarer hvorfor de rosa områdene er til stede mot sentrum av klyngen.
Hva er Dark Energy
Lys fra stjernene som beveger seg vekk fra oss blir redshifted. det vil si når vi ser på lyset, ser det ut som rødder enn det burde være. På slutten av 1920-tallet innså Edwin Hubble at flere avstandsstjerner alltid har redshifts, som viser at universet vokste ut. På slutten av 1990-tallet viste avstandene og hastighetene fra stjerner enda lenger unna ved hjelp av type Ia-supernovaer at universet faktisk ekspanderte ved en akselerert hastighet. Denne typen akselerasjon kan ikke stamme fra vanlig materie eller mørk materie fordi de samhandler via tyngdekraften og egentlig burde fungere imot utvidelsen av universet. Derfor er mørk energi antatt å være ansvarlig for å akselerere utvidelsen.
Et annet bevis på mørk energi kommer fra de små svingningene som finnes i kosmisk mikrobølgeovn bakgrunn (CMB) stråling. Disse svingene viser at universet er nær å være "flatt". Massenergidensiteten til vanlig materie i universet er ikke nær nok til å gjøre det flatt. Selv om vi inkluderer mørkt materiale, blir tettheten fortsatt kort. Dette kan forenes hvis vi tar resten av massenergien for å komme fra mørk energi. Fra kosmiske mikrobølgebakgrunnsmålinger laget av Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), er nåværende estimater for sammensetningen av massenergi i universet som følger:
Massenergiinnholdet i universet, utarbeidet fra WMAP-data (NASA)
Det bør nevnes at nærvær av mørk materie og mørk energi ikke aksepteres av enkelte forskere. I stedet støtter de alternative teorier for å beskrive effektene som vi tilskriver mørk materie og mørk energi. Disse teoriene legger ofte til endringer i relativitetsteorien for å gjøre forklaringer. Imidlertid er støtten til slike alternative forklaringer svindrende.
Forskjellen mellom mørk materie og mørk energi
Effekt på materiell
Mørk materie kan samhandle via tyngdekraften, så det bidrar til å bringe saken sammen.
Mørk energi fører til at universet utvides i en akselerert hastighet, noe som forårsaker at saken skal bevege seg fra hverandre.
Tilstedeværelse
Mørk materie Det er ikke tenkt å bli distribuert jevnt.
Mørk energi er antatt å bli fordelt jevnt i hele universet.
Bilde Courtesy
"Forventet (A) og observert (B) stjernens hastigheter som en funksjon av avstanden fra det galaktiske sentrum. Laget som erstatning for fil: newtonianfig2.pngat engelsk Wikipedia. "Av PhilHibbs (eget arbeid i Inkscape 0.42) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons
"Hva er stort og blått og kan vikle seg rundt en hel galakse? En gravitasjonslinsemirage ... "av Lensshoe_hubble.jpg: ESA / Hubble & NASA (Lensshoe_hubble.jpg) [Public Domain], via Wikimedia Commons
"Komposittbilde som viser galakse-klyngen 1E 0657-56, bedre kjent som bullet cluster ..." av NASA / CXC / M. Weiss (Chandra røntgen observatorium: 1E 0657-56) [Public Domain], via Wikimedia Commons
"I dag" av NASA / WMAP Science Team (Sponsor: National Aeronautics and Space Administration) [Ikke Copyrighted], via NASA Aeronautics and Space Administration
