Ciemna energia Czy istnieje naprawd Jakub Kolasiski IV

Ciemna energia. Czy istnieje naprawdę? Jakub Kolasiński IV rok Nanotechnologii 1

Czym jest ciemna energia Na podstawie badania jasności supernowych można wyznaczyć odległość do nich. W 1998 roku dwie niezależne grupy badaczy, wykorzystując pomiary odległych supernowych typu Ia wykryły, że tempo ekspansji Wszechświata ulega przyspieszeniu 2

Czym jest ciemna energia Wprowadzono więc pojęcie ciemnej energii, czyli hipotetycznej formy energii, przeciwdziałającej siłom grawitacyjnym w kosmosie i prowadzącej do przyspieszania ekspansji Wszechświata. 3

Czym jest ciemna energia 4

Czym jest ciemna energia Choć od tego odkrycia minęło 11 lat, ciemna energia jest wciąż na tyle tajemnicza, że niektórzy kosmolodzy zaczęli ponownie rozważać podstawowe postulaty prowadzące do wniosku o jej istnieniu 5

Czy aby na pewno istnieje? Jednym z takich postulatów, sformułowanym po rozpowszechnieniu się idei Kopernika i nazywany zasadą kopernikańską, jest to, że nasze kosmiczne otoczenie niczym się we Wszechświecie nie wyróżnia. 6

Czy aby na pewno istnieje? Uogólnienie zasady kopernikańskiej to zasada kosmologiczna. Mówi ona w przybliżeniu, że w każdej chwili we wszystkich punktach i kierunkach przestrzeni widać to samo. W połączeniu z ogólną teorią względności zasada kosmologiczna prowadzi do wniosku, że przestrzeń się rozszerza, a Wszechświat stygnie. Oparte na niej przewidywania znajdują potwierdzenie w coraz dokładniejszych obserwacjach. 7

Czy aby na pewno istnieje? Astronomowie stwierdzili na przykład, że światło dalekich galaktyk jest bardziej czerwone niż bliskich. Zjawisko to, znane jako przesunięcie ku czerwieni („poczerwienienie”), jest dobrze tłumaczone jako rozciąganie się fal świetlnych w ekspandującej przestrzeni. Innym przykładem potwierdzającym teorię rozszerzającego się Wszechświata jest istnienie kosmicznego promieniowania tła, bezpośredniej pozostałości Wielkiego Wybuchu. 8

Czy aby na pewno istnieje? Czemu więc kwestionować zasadę kosmologiczną, której tak dużo zawdzięczamy? W stworzonym przez fizyków Modelu Standardowym cząstek i oddziaływań elementarnych nie pojawia się nic co by przypominało ciemną energię i do tej pory nie udało się jej bezpośrednio wykryć. 9

Czy aby na pewno istnieje? Czemu więc kwestionować zasadę kosmologiczną, której tak dużo zawdzięczamy? W stworzonym przez fizyków Modelu Standardowym cząstek i oddziaływań elementarnych nie pojawia się nic co by przypominało ciemną energię i do tej pory nie udało się jej bezpośrednio wykryć. Dlatego niektórzy kosmolodzy zaczęli kwestionować założenie, zgodnie z którym żyjemy w reprezentatywnym obszarze Wszechświata. 10

Niejednorodność Wszechświata W 2008 Timothy Clifton, Pedro G. Ferreira i Kate Land z Uniwersytetu Oksfordzkiego zaproponowali inną hipotezę wyjaśniającą przyspieszania ekspansji kosmosu – niejednorodności Wszechświata i związanego z tym nierównomiernego rozszerzania się przestrzeni. 11

Niejednorodność Wszechświata Przyjęli oni, że mogą istnieć obszary olbrzymich kosmicznych pustek – obszarów, w których gęstość materii jest dwa lub trzy razy mniejsza od średniej we Wszechświecie. Najszybciej ekspandowałby środek takiej pustki, podczas gdy jej brzeg, który odczuwa wpływ grawitacji zewnętrznego obszaru o większej gęstości, rozszerzałby się wyraźnie wolniej. Tak więc różne obszary przestrzeni rozszerzałyby się w różnym tempie. 12

Niejednorodność Wszechświata Zmienność tempa ekspansji w zależności od położenia w przestrzeni miałaby podobne skutki jak zmienność tempa ekspansji w zależności od czasu. W zależności od tego, czy supernowe wybuchałyby w obszarze pustki, na jego granicy czy w obszarze „normalnym” mielibyśmy wytłumaczenie dziwnych obserwacji supernowych bez odwoływania się do ciemnej energii. 13

Niejednorodność Wszechświata 14

Niejednorodność Wszechświata Takie pustki musiałyby być ogromne - rzędu kilku miliardów lat świetlnych i prawdopodobieństwo ich istnienia jest bardzo małe. Katalogi galaktyk, którymi obecnie dysponujemy, nie sięgają wystarczająco daleko, by wykluczyć istnienie takiej pustki. Można w nich zidentyfikować pustki, włókna i inne struktury o rozmiarach setek milionów lat świetlnych, czyli o rząd wielkości mniejsze. 15

Niejednorodność Wszechświata Obserwowana jednorodność promieniowania tła musiałaby oznaczać, że znajdujemy się w pobliżu środka takiej pustki i że musi ona być w przybliżeniu sferyczna. Wtedy mielibyśmy pełne wytłumaczenie zjawisk, które teraz przypisujemy istnieniu ciemnej energii. 16

Badania Satelita Planck, zbudowany przez Europejską Agencję Kosmiczną, i wystrzelony 14 maja 2009 roku powinien przez dokładniejsze badania promieniowania reliktowego zweryfikować hipotezę kosmicznej pustki. Innym projektem będzie Joint Dark Energy Mission, prowadzony przez NASA. 17

Dziękuję za uwagę 18