Файл: Проблема скрытой массы.docx

В 1929, Эдвард Хаббл исследовал, как длинна волны света излученного отдаленной галактикой, изменяется в красную сторону электромагнитного спектра, путешествуя через космос. Он обнаружил, что неотчетливые, более отдаленные галактики имеют большую степень красного смещения; более близкие же меньшую.

Хаббл объяснил это тем, что вселенная сама по себе расширяется. Красное смещение происходит потому, что длинна волны света растягивается, так как вселенная расширяется.

Последние открытия показывают, что расширение вселенной ускоряется. До этого полагалось, что сила гравитации приведет расширение, либо к снижению темпа, либо к изменению направления и сжатия в определенный момент. Пространство не изменяет своих свойств, их просто становится больше. Новое пространство постоянно создается везде.

Галактики - это плотные связанные кластеры вещества, удерживаемого гравитацией, поэтому мы не ощущаем расширения в нашей повседневной жизни. Но мы видим это вокруг нас.

Везде, во вселенной, где есть пустое пространство, каждую секунду его становится еще больше.

Таким образом, темная энергия - это что-то вроде внутренней энергии пустого пространства. Энергия, которая сильнее всего, что мы знаем. И она становится сильнее с течением времени. Пустое пространство во вселенной обладает большей энергией, чем все остальное, вместе взятое.

Существует много идей о том, чем же является темная энергия.

1)Одна из них состоит в том, что энергия - это не вещество, а свойство пространства.

Пустое пространство - не ничто, у него есть своя энергия. Оно может создавать больше пространства, и оно довольно активно. И так как вселенная расширяется, пространства становится все больше и больше, оно заполняет пустоты, что ведет к ускорению расширения вселенной.

Эта идея близка к той, что предложил Эйнштейн в 1917 - идее космологической постоянной - силе которая противодействует силе гравитации.

Проблема состоит в том, что, когда ученые пытались посчитать количество этой энергии, результат был настолько неверным и странным, что только добавлял неясности.

2)Другая идея состоит в том, что пустое пространство заполнено временными мнимыми частицами, которые случайно и беспрестанно появляются из ниоткуда и исчезают в никуда. Энергия, формирующая эти частицы может быть темной энергией.

3)Может быть, темная энергия - это неизвестный вид динамической энергии среды или области

, которая пронизывает всю вселенную, но по какой-то причине имеет обратный эффект на вселенную, в отличие от обычной энергии и материи. Но если она существует, мы не знаем, как и где или как мы можем ее обнаружить.

3.2. Скрытая масса и космологические параметры

Одной из основных проблем космологии является вопрос о средней кривизне пространства и темпе расширения Вселенной. Если кривизна пространства нулевая или отрицательная, то расширение Вселенной происходит неограниченно (плоская и открытая модели Вселенной); если кривизна положительна, то расширение Вселенной должно смениться сжатием (закрытая модель Вселенной).

В свою очередь, в рамках общей теории относительности (ОТО), средняя кривизна пространства Вселенной зависит от её средней плотности, нулевой кривизне (неограниченное расширение Вселенной) соответствует критическая плотность Ωcrit 10−29 г/см³, что эквивалентно примерно 5 атомам водорода на м³. Однако, несмотря на то, что наблюдаемое значение средней плотности светящейся материи Ωvis составляет порядка 1 % от критической, данные наблюдений свидетельствуют о том, что кривизна Вселенной близка к нулю, то есть Ω довольно близко к Ωcrit.

Вместе с тем, наблюдения сверхновых типа Ia, проведённые в 1998 г. в рамках Supernova Cosmology Project показали, что постоянная Хаббла меняется со временем таким образом, что её поведение можно объяснить соответствующим подбором величины космологической постоянной Λ , вносящей вклад Ω Λ в среднюю плотность Ω. Эта часть скрытой массы получила название тёмной энергии.

Интерпретация данных по анизотропии реликтового излучения, полученных в ходе работы WMAP (англ. Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, 2003 г.) дала следующие результаты: наблюдаемая плотность Ω близка к Ωcrit и распределение Ω = Ω Λ + Ωvis + Ωdark по компонентам: барионная материя Ωvis — 4,4 %, тёмная холодная материя (WIMP) Ωdark — 23 %, «тёмная энергия» Ω Λ — 72,6 %.

Заключение

Проведя исследовательскую работу, мы поняли, чем может являться скрытая масса. Возможные варианты: горячий межгалактический газ, Межгалактический газ: лес Лайман-альфа, массивные объекты гало галактик, небарионная тёмная материя. Также мы поняли, что темная энергия является неким топливом расширения Вселенной.

К сожалению, большую часть наших теорий об устройстве темной материи и Вселенной мы не можем доказать или опровергнуть прямо сейчас. Однако надежда на выявление ошеломляющих или более точных данных из астрономических наблюдений остается всегда.

Список литературы

Девис П. Суперсила: Пер. с англ./ Под ред. И с предисл. Е.М. Лейкина. –М.: Мир, 2019.
Зельдович Я.Б., Хлопов М.Ю. Драма идей в познании природы (частицы, поля, заряды). –М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 2019.
Чирков Ю.Г. Охота за кварками. –М.: Мол. Гвардия, 2020.
Визгин В.П. Релятивистская теория тяготения (истоки и формирование). –М.: Наука, 2021.
Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. –М.: Наука, 2019.
Хокинг С. От Большого Взрыва до черных дыр. –М.: Мир,2019.