Jaký je rozdíl mezi temnou hmotou a temnou energií?

Ilustrace zobrazující hmotu a temnou hmotu.

Vesmír se může jevit jako neskutečně masivní prázdnota, skvrnitá pouze hvězdami, planetami a příležitostným objektem ve tvaru doutníku.

Pravda však je, že vesmír je bohatý na energii a prvky. Prostě je nemůžeme zpracovat.

Ve skutečnosti pro všechna lidská sondování do vesmíru – ovládat vše od Hubbleova vesmírného dalekohledu po 64-miskovou řadu radioteleskopů známých jako MeerKAT – stále nemůžeme opravit některé z jeho nejběžnějších prvků.

Jako temná hmota a temná energie.

NASA uvádí:

Ukazuje se, že zhruba 68% vesmíru je temná energie. Tmavá hmota tvoří asi 27%. Zbytek – vše na Zemi, vše, co kdy bylo pozorováno u všech našich nástrojů, veškerá normální hmota – tvoří méně než 5% vesmíru.

Představ si to. Všechno, co víme o naší realitě – všechno, co tvoří hvězdy, galaxie, samotnou zem pod nohama – je pouhým stiskem 95% toho, co nevíme.

Proto je tento termín "temný" – nenaznačuje to, co by mohlo vypadat, ale spíše mezeru v naší schopnosti to pochopit.

Čistá nepolapitelnost temné hmoty a temné energie může být důvodem, proč jsou tak často vzájemně zaměňovány. "Temný" je často lingvistická kontrola všech věcí, které nevíme.

Ale pokud jde o pochopení naší reality, vědci nepíšou prázdné šeky. Z vědeckého hlediska jsou temná hmota a temná energie – přinejmenším to, co je o nich známo – velmi odlišná zvířata.

Temná hmota 101

Začněme tmavou hmotou. Nejprve víme, že je tam venku.

"Pohyby hvězd vám říkají, kolik toho je,"notesPieter van Dokkum, výzkumný pracovník na Yale University. "Nezajímá je, v jaké formě jde, prostě vám řeknou, že je tam."

Za druhé, víme… ne moc. NASA však popisuje několik věcí, které temná hmota není. Jednak to není lehké – "což znamená, že to není ve formě hvězd a planet, které vidíme."

Jinak to není temný mrak jinak normální hmoty tvořené normálními částicemi. Kdyby to bylo, NASA by zvedla vůni hledáním záření procházejícího jedním z jejich hvězdných závojů.

Temná hmota také není antihmota, materiál složený ze subatomických částic, který ničí normální hmotu. (A pokud bychom mohli přidat laickou teorii, také víme, že to není ani Nutella norvery starý ovocný koláč.)

Odtud je všechno ostatní v říši možných. Může to být například baryonská hmota – což znamená, že je složena z protonů a neutronů – zamotaná do nebeských těl známých jako hnědé trpaslíci.

Převažuje však názor, že temná hmota je pro nás téměř nepochopitelně cizí. Vyhýbá se obvyklému dvojici protonů a neutronů ve prospěch vzdálených stavebních bloků, jako jsou axiony nebo Weakly Interactioning Massive Particles (WIMPS).

Temná energie 101

Ale zatímco můžeme říci, že temná hmota je věc, temná energie je mnohem nepolapitelnější – a jak název napovídá, dynamičtější. Přemýšlejte o tom spíše jako o dění než ověc.

Ilustrace vesmíru s hvězdami a mlhovinou.

Jak poznamenává NASA, až do 90. let 20. století se vesmír považoval za mnohem pomalejší než bezprostředně po Velkém třesku.

Od té doby se samozřejmě rozšiřuje vesmír, Edwin Hubble – ano,žeHubble – nejprve si všiml pozemského dalekohledu "redshift" vzdálených galaxií, a tím myslíme, že čím dál je něco, tím větší je vlnová délka světla natažená, takže světlo je viděno jako "posunut" směrem k červené části spektra.

Myšlenka, že se tato expanze časem zpomalí, má smysl. Nemůžete utéct z gravitace.

Ale Hubble – tentokrát dalekohled – nás zbavil této představy. Našel důkaz, že vesmír se šíří rychleji, než kdokoli jiný předpovídal. Roste v tak drsném klipu, vědci říkají, že možná budeme muset přepracovat pravidla fyziky, abychom pochopili proč.

Co tedy dává? Jakou energii má vesmír, který jí umožňuje létat tváří v tvář gravitaci? Einstein to možná nazval na počátku 20. století svou teorií kosmologické konstanty – vyřazenou představu, kterou vědci odmítli jako svůj"největší chyba."

Jeho teorie navrhuje nepřetržitou hustotu energie, která způsobuje, že vesmír se vynoří proti gravitaci a vytlačí ven. Tato energie saturuje i nejtemnější oblasti vesmíru.

Ahoj temná energie, náš starý příteli. Jediným znakem jeho existence je samozřejmě skutečnost, že tuto stále se zrychlující vesmírnou expanzi něco tlačí. Je to, jak naznačují některé teorie, tekutina nebo pole, které vyplňuje prostor a má protichůdný účinek na hmotu a energii, jak ji známe?

Nebo jsme vložili příliš mnoho akcií do jedné z nejvlivnějších Einsteinových teorií, teorie gravitace? Možná se mýlil, pokud jde o jeho vliv na vesmír? Kdokoli se cítí jako Einsteinův Einstein a přichází s novou teorií gravitace?

My jsme si to nemysleli.

Stále cítit v "temný" o rozdílech mezi těmito podivnými jevy? Nejste sami, ale toto video může pomoci:

CS.AskMeProject