به گزارش ثریا انرژی و ماده تاریک دو مفهوم رازآلود هستند که سالهاست ذهن دانشمندان را به خود مشغول کردهاند. با وجود شواهد غیرمستقیم، آنها همچنان به صورت معمایی پیچیده باقی ماندهاند. ماهیت این دو پدیده با یکدیگر متفاوت است. در این مقاله به انرژی تاریک که گفته میشود در انبساط جهان نقش دارد، میپردازیم.
انرژی تاریک چیست؟
انرژی تاریک شکلی فرضی از انرژی است که نهتنها برای توصیف انبساط جهان، بلکه برای افزایش سرعت این انبساط به کار میرود. میتوانید انرژی تاریک را به شکل «همتای شیطانی» گرانش یا «ضدگرانش» درنظر بگیرید که فشاری منفی را وارد میکند. این فشار منفی جهان را پر میکند و باعث کش آمدن بافت فضازمان میشود. در حالی که گرانش اجرام را به یکدیگر نزدیک میکند، انرژی تاریک اجرام را با سرعتی باورنکردنی از یکدیگر دور میکند.
بر اساس تخمینها، انرژی تاریک بین ۶۸ الی ۷۲ درصد از انرژی و مادهی کل جهان را تشکیل میدهد. بهاینترتیب هم بر مادهی تاریک و هم بر ماده معمولی غالب است؛ اما انرژی تاریک دقیقا چیست؟ تنها پاسخ واقعی به این پرسش این است که «نمیدانیم». از سویی دانشمندان کاملا در تاریکی به سر نمیبرند، چرا که کاندیداهایی برای انرژی تاریک وجود دارند.
انرژی تاریک اجرام کیهان را با سرعتی باور نکردنی از یکدیگر دور میکند.
کاندیداهای انرژی تاریک عبارتاند از انرژی خلأ فضا یا ذراتی که در فضای خالی حرکت میکنند و همچنین «نیروی پنجم» که ممکن است عامل فشار منفی و افزایش انبساط کیهان باشد.
احتمالهای دیگر شامل طیفی از «مزههای» مختلف از میدانهایی است که میتوانند انرژی تاریک را توضیح دهند؛ مانند میدان کمانرژی موسوم به «اثیر»، میدانهای تاکیونها یا ذرات فرضی که سریعتر از نور حرکت میکنند و درنتیجه در زمان به عقب میروند.
تمام این ایدهها هنوز در حد فرضیه باقی ماندهاند؛ بدین معنی که فعلا فقط از طریق تاثیر انرژی تاریک بر جهان، میتوانیم آن را بشناسیم.
تفاوت انرژی تاریک و ماده تاریک
هر دو بعد تاریک جهان یعنی ماده تاریک و انرژی تاریک، اسرارآمیز هستند و توضیح مشخصی ندارند. همچنین هر دو را نمیتوان بهصورت مستقیم کشف کرد و تنها از آثاری که بر جهان و مادهی مرئی دارند، میتوان به وجودشان پی برد، اما نباید انرژی تاریک را صرفا یک انرژی همارز با مادهی تاریک بدانیم.
مادهی تاریک برخلاف مادهی مرئی با نور برهم کنش ندارد. به همین دلیل «تاریک» درنظر گرفته میشود. مادهی تاریک را میتوان از طریق تأثیر گرانشیاش برای حفظ کهکشانها کنار یکدیگر شناخت. بدون اثر گرانشی مادهی تاریک، کهکشانها به سرعت میچرخیدند، به طوری که اثر گرانشی مادهی مرئی آنها یعنی ستارهها، سیارهها، گازها و غبار برای پیشگیری از جدا شدن آنها کافی نیست.
ماده تاریک در مقیاس کوچک و انرژی تاریک در مقیاس بزرگ بر اجرام تأثیر میگذارند
در حالی که انرژی تاریک باعث دور شدن اجرام در مقیاسی بزرگ میشود، مادهی تاریک در مقیاس کوچکتر کهکشانها را کنار یکدیگر حفظ میکند. به این ترتیب انرژی تاریک و ماده تاریک، آثار متفاوتی بر جهان دارند.
انرژی تاریک به عنوان عنصر غالب جهان، ۶۸ درصد از کل انرژی جهان را تشکیل میدهد، در حالی که تأثیر مادهی تاریک و مادهی مرئی بر جهان به ۲۸ الی ۳۲ درصد میرسد. از طرفی مادهی تاریک با نسبت ۶ به ۱ بسیار بیشتر از مادهی مرئی جهان است. در نتیجه ۲۵ درصد از کل انرژی مادهی جهان متعلق به مادهی تاریک و مقدار کمی در حد ۵ درصد از آن متعلق به مادهی تشکیلدهندهی ستارهها، سیارهها و هر چیزی است که اطراف خود میبینیم. بهاینترتیب دانشمندان هیچ ایدهای دربارهی ۹۵ درصد از جهان ندارند.
اثرات انرژی تاریک بر کیهان
اگر انرژی تاریک عامل انبساط جهان با سرعتی فزاینده است، آیا نباید شاهد دور شدن فنجان قهوهمان باشیم یا حداقل هر روز مسافت بیشتری را طی کنیم؟ در واقع باید گفت ما چنین اثری را احساس نمیکنم، زیرا اجرامی مثل ستارهها، منظومههای سیارهای، خوشههای ستارهای، کهکشانها، خوشههای کهکشانی و حتی فنجان قهوه و میزمان که از نظر گرانشی به یکدیگر متصل هستند، آثار انرژی تاریک را تجربه نمیکنند؛ بنابراین باید گفت، گرانش در مقیاس کوچک بر انرژی تاریک غلبه دارد.
انرژی تاریک در مقیاسهای بزرگ عمل میکند و انبساط جهان پدیدهای است که اندازهگیری آن صرفا از طریق رصد کهکشانها و دیگر اجرامی امکانپذیر است که فاصلهشان به میلیونها، میلیاردها و حتی دهها میلیارد سال نوری میرسد. هر چه فاصلهی این اجرام کیهانی بیشتر باشد، با سرعت بیشتری از یکدیگر دور میشوند.
این نمودار، سیر زمانی انبساط جهان را بر اساس نظریه بیگبنگ و تورم کیهانی نشان میدهد
برای درک بهتر انرژی تاریک، فرض کنید سه نقطه روی یک بادکنک خالی از هوا بکشید. دو نقطه در نزدیکی یکدیگر قرار دارند و دیگری در فاصلهی دورتری قرار گرفته است. در این قیاس، انرژی تاریک همان هوایی است که وارد بادکنک میشود و بر گرانش پوستهی لاستیکی بادکنک غلبه میکند. با باد شدن بادکنک هر سه نقطه از یکدیگر دور میشوند اما دورترین نقطه با سرعت بیشتری فاصله میگیرد.
نقاط روی بادکنک را میتوان به سه کهکشان تشبیه کرد که دو کهکشان در نزدیکی یکدیگر و یکی از آنها دورتر از بقیه قرار دارد. کهکشان سوم با سرعت بیشتری فاصله میگیرد، زیرا فضای بین آن و کهکشانهای دیگر مانند لاستیک بادکنک کش میآید و فضای بیشتر به معنی انبساط بیشتر است.
در حال حاضر بر اساس تخمین دانشمندان، کهکشانها هر یک میلیون سال با سرعت ۰٫۰۰۷ درصد از یکدیگر دور میشوند. برای اجرام کیهانی که ۱۰۰ میلیون سال نوری فاصله دارند. این استدلال به معنی ۲۱۵۰ کیلومتر در ثانیه است. در عین حال کهکشانی با فاصلهی یک میلیارد سال نوری، ده برابر سریعتر یعنی با سرعت ۲۱٬۵۰۰ کیلومتر بر ثانیه دور میشود.
کهکشانها هر یک میلیون سال با سرعت ۰٫۰۰۷ درصد از یکدیگر دور میشوند
سرعت انبساط جهان برای کهکشان GN-z11، یکی از قدیمیترین کهکشانهای کشف شده در فاصلهی ۴۰۰ میلیون سال پس از بیگبنگ، اندازهگیری شد. این کهکشان با فاصلهی تقریبی ۳۲ میلیارد سال نوری، دراثر انرژی تاریک با سرعت ۶۸۷ هزار کیلومتر بر ثانیه (بیش از دو برابر سرعت نور) از ما دور میشود.
با اینکه در حقیقت هیچ چیز نمیتواند از نور در خلأ سریعتر حرکت کند (۲۹۹٬۷۹۲ کیلومتر بر ثانیه)، انرژی تاریک ثابت میکند بافت فضازمان محدود به چنین سرعتی نیست. به لطف وجود ماده تاریک، کهکشانها با وجود دور شدن از یکدیگر شکل خود را از دست نمیدهند و دچار فروپاشی داخلی نمیشوند.
فریب اسامی مشابه را نخورید. انرژی تاریک و مادهی تاریک گاهی به صورت ترکیبی با عنوان جهان تاریک توصیف میشوند و با وجود شباهتهای محدود، با یکدیگر تفاوت دارند.
ابرنواختر نوع Ia (نقطه درخشان) در نزدیکی کهکشان NGC 4526
فرضیههای مربوط به انرژی تاریک
وضعیت انرژی تاریک بهعنوان نیرویی فرضی با ویژگیهای ناشناخته آن را به موضوع جذابی برای پژوهشها تبدیل کرده است. ازاینرو فرضیههای متعددی برای وجود انرژی تاریک مطرح شدهاند که در ادامه به برخی از مهمترین آنها میپردازیم.
ثابت کیهانی
سادهترین توصیف برای انرژی تاریک این است که انرژی ذاتی و بنیادی فضا به شمار میرود که همان ثابت کیهانی است و اغلب با حرف یونانی لامبدا (Λ) مشخص میشود. از آنجا که انرژی و جرم بر اساس معادلهی معروف E=mc^2 با یکدیگر مرتبط هستند، نظریه نسبیت عام اینشتین پیشبینی میکند که این انرژی دارای اثر گرانشی است. انرژی تاریک گاهی انرژی خلأ هم نامیده میشود.
اثیر
در مدلهای اثیری از انرژی تاریک، افزایش سرعت انبساط جهان به دلیل انرژی احتمالی یک میدان متغیر موسوم به میدان اثیر به وجود میآید. اثیر با ثابت کیهانی متفاوت است و میتواند در فضا و زمان تغییر کند. تاکنون هیچ شواهدی از اثیر به دست نیامده و از طرفی احتمال وجود آن حذف هم نشده است. بهطورکلی این فرضیه سرعت انبساط کمتری را نسبت به ثابت کیهانی پیشبینی میکند.
بر اساس نظریه اثیر، یک میدان متغیر بر جهان تأثیر میگذارد
انرژی تاریک واکنشدهنده
نظریههای مرتبط با برهمکنش انرژی تاریک تلاش میکنند به نظریهی جامعی از ماده و انرژی تاریک بهعنوان یک پدیدهی واحد برسند که قوانین گرانش را در مقیاسهای متعدد یکپارچه میسازند. برای مثال ممکن است ماده و انرژی تاریک را بهعنوان ابعاد متفاوتی از یک جوهر یا مادهی ناشناخته در نظر بگیرند یا فرض کنند مادهی تاریک به شکل انرژی تاریک تجزیه میشود.
مدلهای انرژی تاریک متغیر
تراکم انرژی تاریک ممکن است در طول تاریخ جهان تغییر کرده باشد. دادههای عینی کنونی به ما اجازه میدهند تراکم انرژی تاریک فعلی را تخمین بزنیم. مدلهای جدیدی با این فرضیه پیشنهاد شدند. یکی از محبوبترین مدلها، مدل چوالیر- پولارسکی- لیندر (CPL) است.
شکگرایی عینی
برخی جایگزینهای انرژی تاریک مثل کیهانشناسی غیرهمگن بر دادههای عینی استناد میکنند. در این سناریو، انرژی تاریک اصلا وجود ندارد و بیشتر زاییدهی اندازهگیریها است. برای مثال برخی معتقدند افزایش سرعت انبساط جهان بیشتر یک توهم است که بر اثر حرکت نسبی ما نسبت به جهان به وجود میآید. این فرضیه در میان کیهانشناسان چندان محبوب نیست.
شواهد مربوط به انرژی تاریک
اولین اکتشاف انرژی تاریک از طریق افزایش سرعت انبساط جهان توسط دو گروه از دانشمندان صورت گرفت که در اواخر دههی ۱۹۹۰ به صورت مستقل از یکدیگر کار میکردند. این گروهها در حال بررسی ابرنواخترهای نوع Ia به این شواهد دست یافتند. ابرنواخترها انفجارهای کیهانی هستند که به دنبال مرگ ستارههای کلانجرم رخ میدهند و پرتوهای نوری را منتشر میکنند که مقیاس خوبی برای اندازهگیری فاصلههای کیهانی به شمار میروند.
دلیل این مسئله هم این است که با انبساط جهان، نور از منابع مختلف در مدت طولانیتری به زمین میرسند و طول موجشان کش میآید. از آنجا که رنگ قرمز نشانه طول موج بلند است، این کشیدگی باعث سرخ شدن نور میشود که ستارهشناسها این اثر را انتقال به سرخ یا ردشیفت (redshift) مینامند.
نقشهای از پرتوهای پسزمینهی باقیمانده از بیگبنگ که توسط فضاپیمای پلانک آژانس فضایی اروپا ثبت شده است.
هرچقدر منبع نوری دورتر باشد، نور آن بیشتر به رنگ سرخ متمایل میشود. نور منابع دوردست که هنگام نوزادی جهان رصد میشوند به سمت فروسرخ طیف الکترومغناطیس تمایل پیدا میکند. ستارهشناسها ابرنواخترهای معروف به «شمع استاندارد» را برای اندازهگیری سرعت انبساط جهان یا ثابت هابل رصد میکنند.
بر اساس یافتهها، ابرنواخترهای دوردستتر که هنگام نوزادی جهان رصد شدند، کمنورتر از حد انتظار بودند؛ بنابراین این ابرنواخترها بسیار دورتر از تصورات هستند و این مدرک دلالت بر سرعت انبساط جهان دارد. این اکتشاف با رصدهای بیشتر و اندازهگیریهای تشعشعات باقیمانده از بیگبنگ یا تابش پسزمینهی کیهانی (CMB) تأیید میشوند.
جمعبندی
انرژی تاریکی شکلی تئوری از انرژی است که تأثیر قابل توجهی بر جهان دارد و عامل انبساط آن به شمار میرود. تنها شواهد مربوط به انرژی تاریک اثری است که بر انبساط جهان دارد. نظریههای متعددی دربارهی انرژی تاریک وجود دارند که از معروفترینشان میتوان به اثیر و ثابت کیهانی اشاره کرد.
منبع: خبر آنلاین
فقدان شهید آیت الله رئیسی ضایعه بزرگی برای کشور خواهد بود
تسلیت مدیر انجمن سواد رسانهای بهخاطر شهادت رییس جمهور
آرتین شبحکش به بازار آمد
جهاددانشگاهی شهادت آیتالله رئیسی و همراهانش را تسلیت گفت
تسلیت مدیر حوزههای علمیه خواهران در پی شهادت رئیس جمهور و یاران
چقدر سخت است باور نبودنت ...
هر لحظه شهادت را در چهره نورانی آیت الله رئیسی میدیدم
دانشآموزان در زمان مقرر در محل آزمون امتحانات نهایی حاضر شوند
زلفیگل: الحق که سید و سالار اخلاق و ایمان بودی
فعالیت دانشگاهها تا زمان اطلاع از طرف دولت برقرار است
برگزاری امتحانات نهایی دانشآموزان طبق برنامه
امیرعبداللهیان عنایت ویژه به موضوعات بینالملل دانشگاه شریف داشتند
پیام تسلیت سرپرست سازمان ملی سنجش و ارزشیابی در پی شهادت رئیس جمهور
خانه کتاب و ادبیات ایران شهادت رییس جمهور را تسلیت گفت
همکلاسیهای «شریف» در سوگ پدران خود
واکنش جامعه دانشگاهی به شهادت رییس جمهور و همراهان
جای خالی شهید جمهور در جلسه هیات دولت+عکس
آیت الله رئیسی الگوی شهید رجایی را دوباره برای مردم زنده کرد
پیام تسلیت خیرین مدرسهساز در پی شهادت رئیسجمهوری اسلامی ایران
روایت وزیر آموزشوپرورش از پیگیری و حل مشکل دانشگاه فرهنگیان توسط رئیسجمهور
نسخه تلخیص جامع علم کلام توماس آکوئیناس چاپ شد
لغو برخی برنامههای دانشگاه تهران در پی شهادت رییس جمهور
پیام تسلیت وزارت علوم در پی شهادت رییس جمهور
تعطیلی درس یک مرجع تقلید به دلیل شهادت رییس جمهور و همراهان ایشان
کلاسهای دانشگاه تهران تا اطلاع ثانوی دایر است
استقامت سید محرومان در حل مشکلات مردم مثال زدنی است
کلینیک صنعت پتروشیمی در دانشگاه صنعتی امیرکبیر راه اندازی میشود
کلاسهای دانشگاهها فعلا برقرار است/منتظر تصمیم هیات دولت هستیم
حرکت اعتراضی دانشجویان آمریکایی، رنسانسی در جنبش دانشجویی دنیا
رئیس دانشگاه خواجه نصیرالدین شهادت رییس جمهور را تسلیت گفت
۱۰ هزار کلاس درس در اصفهان به بازسازی، بهسازی و نوسازی نیاز دارند
مدیریت خانواده» و «سبک زندگی دختران و پسران در کتابهای درسی
اعلام شهریه مدارس غیردولتی طی چند روز آینده
امتحانات دانشآموزان امروز برگزار میشود
۱۵ ایده برتر درباره محصولات دانشبنیان در همایش ملی فنآوری و نوآوری ارائه شد
سن کمتر؛ شانس بیشتر در جذب هیات علمی
پیام دانشگاه صنعتی شریف در پی بروز سانحه برای بالگرد رییس جمهور
چالشهای محققان علوم تجربی و انسانی در بررسی آیات الهی در طبیعت
فرهنگ نوآوری در بدنه دانشجویی تقویت می شود
استوری خاص صفحه اینستاگرام رئیس جمهور پربیننده شد
تصاویر واضح از بالگرد رئیس جمهور پیش از وقوع سانحه
آغاز پذیرش اسکان موقت تابستان فرهنگیان از هفته پایانی خردادماه
تخصیص ۳۵ هزار میلیارد ریال سود به اعضای صندوق ذخیره فرهنگیان
نحوه دریافت کارت آزمون امتحان نهایی از طریق پنجره ملی خدمات دولت هوشمند
ثبتنام الکترونیکی مدارس «اختیاری» است/ اعلام نحوه ثبتنام میانپایهها
تظاهراتی که دانشگاه را به قرنطینه رساند
ایجاد فرصت گفتوگو میان حاکمان و حکمیان در سومین همایش دانشگاه آزاد اسلامی
آییننامه تسهیل جذب دانشجویان بینالملل تدوین شد
انتقاد وزیر آموزش و پرورش از افراط در تفسیر مبانی قرآنی
پیام دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی به همایش ملی و بینالمللی سلامت، حکمت و حکمرانی
نقش موثر روابط عمومی در ایجاد ظرفیت سازیهای عمومی در دانشگاه
راهاندازی مرکز تحقیقات علم و الهام از قرآن در دانشگاه تهران
حمید مولانا امت را به کتابفروشیها فرستاد
قصه یکروزنامهنگار از غرقشدن تایتانیک در تهران
کتاب سوغاتیهای خوراکی ایران به چاپ سوم رسید
ریشه حکمتها و ضربالمثلهای فارسی در قصههای جورواجور
جذب هیأت علمی در پژوهشگاه علوم انسانی جهاد دانشگاهی
دستورالعمل برگزاری امتحانات پایان ترم دانشگاه پیام نور اعلام شد
درس علوم و معارف دفاع مقدس باید حضوری و الزامی باشد
اعلام شرایط تحصیل دانشجویان ایرانی در دو دانشگاه قبرسی و لهستانی
گلکسی S24 FE سامسونگ به زودی معرفی میشود+عکس
دومین نسخه بتا اندروید ۱۵ با ویژگیهای جدید منتشر شد
نحوه نظارت بر شیوه نامه پذیرش دانشجوی استاد محور اعلام شد
سفر به قلب زیبایی های کیهانی
پایان میزبانی ۱۱ روزه مصلی؛ خواندیم و ساختیم
موزیلا فایرفاکس به کمک این فناوری کیفیت ویدئوها را بالاتر میبرد
نیازمند سرمایهگذاری با برنامه و غیرشعاری دولتمردان در زمینه هوش مصنوعی هستیم
جزئیات اختتامیه دومین جشنواره بینالمللی سلامت دانشجویان اعلام شد
احیای پروژههای بزرگ صنعتی در دانشگاه امیرکبیر/ آمار مهاجرت نخبگان ریشه رسانهای سیاسی دارد
تامینامنیت حوزههای آزمون نهایی با راکتفلزیاب و سیگنالیاب/تجهیز حوزهها به دوربین مداربسته
اپلیکیشن جدیدی که مخصوص معتادین به گوشی است
تغییر زمان آزمون روز اول پایههای دهم، یازدهم و دوازدهم به دلیل مشکلات سامانه کارت ورود
طلب ۱.۵ همتی شرکتهای لبنی بابت طرح شیر مدارس
تاکید وزیر علوم بر تسهیل جذب نخبگان به عنوان عضو هیاتعلمی
برگزاری جشن ازدواج ۱۳۰ زوج دانشجوی دانشگاه محقق اردبیلی
فرهنگ سازی گام اول فریلنسری است
هر ایرانی یک فریلنسر می شود
طلاب صورت خود را با سیلی سرخ نگاه داشتهاند
تحول به معنای کنارگذاشتن سنتهای اصیل حوزوی نیست
جدول معیارهای جدید برای رتبه بندی دانشگاهها
چطور با گوشی خود بفهمیم که ما را ردیابی میکنند؟
بنسلمان امنیت فرودگاه کلان شهر نئوم را با هوش مصنوعی تامین میکند
گوشی جدید شیائومی با نمایشگر بزرگ رونمایی شد+عکس
تصویری از گودال ۸۰۰۰ متری یخزده در مریخ ثبت شد+عکس
تصویر واقعی از آیفون ۱۶ در دست یکی از کاربران فاش شد+عکس
حرکت کثیف اپل درباره عکسهای کاربران لو رفت
ارزانترین سلاح پهپادکُش که ساخت بریتانیا است+عکس
گلکسی S25 با تراشه ۳ نانومتری و قدرت شارژدهی قوی+عکس
بزرگترین فروچاله زیرآبی دنیا که باعث انقراض دایناسورها شد+عکس
حقایقی درباره کهکشان راه شیری میلهای که چیزی درباره آن نمیدانید
آیفون16 پرومکس در باتری و شارژدهی رکوردشکن میشود
تانکهای بریتانیایی به یک وسیله عجیب مجهز شدند+عکس
بیامو قدرتمند با بدنه مخملی همه را متعجب کرد+عکس
جزئیات کیا سورنتو جدید اعلام شد+عکس
تمام اطلاعات آیفونها و آیپدها لو رفت
کشف خیره کننده دانشمندان درباره یونها همه را شگفت زده کرد
موزیلا فایرفاکس به کمک این فناوری کیفیت ویدئوها را بالاتر میبرد
قابلیت تازه اندروید که از دزدی گوشی شما جلوگیری میکند
رونمایی آمریکا از بزرگترین هواپیمای رادارگریز دنیا+عکس
ردپای تازه کشف شده انسانها در آمریکا سن این کشور را بالا برد+عکس
ارزانترین باتری مادامالعمر دنیا کشف شد+عکس
اطلاعات لو رفته تازه درباره آیفون SE اپل
کشف استخر سرپوشیده ۱۶۰۰ساله در ساحل آلبانی همه را انگشت به دهان گذاشت+عکس
خریداران Xperia ۱ VI سونی منتظر یک تغییر ویژه در صفحه نمایش باشند+عکس
منتظر شفقهای قطبی بعدی باشید
گلکسی S24 FE سامسونگ به زودی معرفی میشود+عکس
سرقت ۲۵ دلاری رمز ارز دو برادر در بلاک چین اتریوم
خبر بد OnePlus برای طرفداران این نوع گوشی
اپلیکیشن جدیدی که مخصوص معتادین به گوشی است
علت انتخاب نام Gemini برای هوش مصنوعی گوگل چه بود؟
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.