Verschil tussen donkere materie en donkere energie

Belangrijkste verschil - Dark Matter vs. Dark Energy

Het begrijpen van de donkere materie en donkere energie is een van de belangrijkste mysteries in de wetenschap. Het bestaan ​​van zowel donkere materie als donkere energie wordt ondersteund door een aantal verschillende observaties. Het is echter nog steeds niet bekend hoe donkere materie en donkere energie ontstaan, of waaruit ze zijn samengesteld. De grootste verschil tussen donkere materie en donkere energie is dat donkere materie interageert via zwaartekracht en probeert materie bij elkaar te brengen, terwijl donkere energie versnelt de expansie van het universum, waardoor de materie uit elkaar wordt gedreven.

Wat is Dark Matter

Aan het begin van de jaren dertig bestudeerde Fritz Zwicky, een Zwitserse astronoom, hoe melkwegstelsels in melkwegclusters werden verplaatst. Hij kon de massa van een sterrenstelsel op twee manieren berekenen. Ten eerste, door te kijken naar de beweging van sterrenstelsels, kon hij de zwaartekrachten tussen de sterrenstelsels afleiden en bepalen hoeveel massa aanwezig zou moeten zijn. Ten tweede kon hij de helderheid van sterrenstelsels meten en afleiden hoeveel materie aanwezig zou moeten zijn. Zijn resultaten toonden een discrepantie: toen hij de beweging gebruikte om de massa te berekenen, kwam hij met een veel grotere waarde dan toen hij het licht gebruikte om de massa te meten. Om dit uit te leggen, geloofde Zwicky dat er een andere moest zijn onzichtbaar "Donkere" materie die niet kon worden verklaard door het licht.

Gedurende de volgende vier decennia is er niet veel serieus onderzoek gedaan naar dit mysterie. In de jaren 1970 merkte Vera Rubin, die bestudeerde hoe snel de sterren zich in het centrum van een sterrenstelsel bewogen, dat sterren verder weg van het centrum met hogere snelheden rondreden dan ze zouden moeten hebben. Ook zij concludeerde dat er een onzichtbare materie in een melkweg moet zijn die dit gedrag kan verklaren. De onderstaande afbeelding vat haar bevindingen samen:

EEN Melkwegrotatiecurve - de grafiek toont de snelheid waarmee de sterren rondbewegen in een sterrenstelsel, als een functie van de afstand van de ster tot het centrum van de melkweg. De ononderbroken lijn toont het waargenomen resultaat, terwijl de stippellijn het verwachte resultaat toont wanneer alleen zichtbare massa (dat wil zeggen gewone materie) wordt beschouwd.

Een andere overtuigende zaak voor het bestaan ​​van donkere materie komt van gravitatielensvorming. Volgens de relativiteitstheorie, wanneer het licht voorbij massieve objecten reist, wordt het pad van het licht gekromd. Dientengevolge kunnen verre sterrenstelsels vervormd lijken.

Zwaartekrachtlens verstoort de beelden van verre sterrenstelsels

De Bullet Cluster bestaat uit twee sterrenstelsels die langs elkaar heen bewegen na te zijn gebotst. Een afbeelding van het bullet-cluster wordt hieronder weergegeven. We kunnen bepalen waar de gewone materie zich in deze Melkweg bevindt, door te kijken naar röntgenstralen die door gassen worden uitgezonden. De roze gebieden op de afbeelding laten zien waar de gewone materie is geconcentreerd. Door de zwaartekracht-lenseffecten van de Bullet Cluster te bestuderen, wordt echter gevonden dat het grootste deel van de massa geconcentreerd is in de blauw weergegeven gebieden..

The Bullet Cluster: De roze gebieden tonen waar de gewone (zichtbare) materie het meest geconcentreerd is. De blauwe gebieden tonen waar de meeste massa aanwezig zou moeten zijn bij metingen van zwaartekrachtlensing.

Dit is een sterke aanwijzing dat er donkere materie bestaat. Wanneer de sterrenstelsels botsen, zouden donkere materiedeeltjes relatief snel langs elkaar heen kunnen bewegen omdat ze alleen sterk interageren via de zwaartekracht. Gewone zaken interageren veel meer met elkaar (bijvoorbeeld met elektromagnetische krachten). Daarom duurt het veel langer voordat gewone materie voorbij elkaar gaat. Dit verklaart waarom de roze gebieden zich in de richting van het midden van het cluster bevinden.

Wat is Dark Energy

Licht van de sterren die zich van ons af bewegen wordt roodverschuiving. d.w.z. wanneer we naar het licht kijken, lijkt het roder dan het zou moeten zijn. Aan het einde van de jaren twintig besefte Edwin Hubble dat meer afstandssterren altijd roodverschuivingen hebben, wat aantoont dat het universum uitdijde. Aan het einde van de jaren negentig onthulden metingen van afstanden en de snelheden van sterren die nog verder weg waren met het gebruik van type Ia supernovae dat het universum daadwerkelijk aan het uitbreiden was met een versneld tempo. Dit type versnelling kan niet afkomstig zijn van gewone materie of donkere materie omdat ze interageren via de zwaartekracht en in feite zouden moeten werken tegen de uitbreiding van het universum. Daarom wordt aangenomen dat donkere energie verantwoordelijk is voor het versnellen van de expansie.

Een ander bewijs voor donkere energie komt van de kleine schommelingen in de kosmische microgolfachtergrond (CMB) straling. Deze fluctuaties laten zien dat het universum bijna "plat" is. De massa-energiedichtheid van gewone materie in het universum is lang niet genoeg om het plat te maken. Zelfs als we donkere materie opnemen, schiet de dichtheid nog steeds tekort. Dit kan verzoend worden als we de rest van de massale energie nemen om uit duistere energie te komen. Uit kosmische microgolfachtergrondmetingen uitgevoerd door de Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), zijn de huidige schattingen voor de samenstelling van massa-energie in het universum als volgt:

De massa-energie-inhoud van het universum, samengesteld uit WMAP-gegevens (NASA)

Er moet worden vermeld dat de aanwezigheid van donkere materie en donkere energie door sommige wetenschappers niet wordt geaccepteerd. In plaats daarvan ondersteunen ze alternatieve theorieën voor het beschrijven van de effecten die we toekennen aan donkere materie en donkere energie. Deze theorieën voegen vaak wijzigingen aan de relativiteitstheorie toe om uitleg te geven. Ondersteuning voor dergelijke alternatieve verklaringen neemt echter af.

Verschil tussen donkere materie en donkere energie

Effect op de materie

Donkere materie kan interageren via zwaartekracht, zodat het bijdraagt ​​aan het samenbrengen van materie.

Donkere energie zorgt ervoor dat het universum in versneld tempo uitzet, waardoor materie uit elkaar beweegt.

Aanwezigheid

Donkere materie wordt niet verondersteld uniform verdeeld te zijn.

Donkere energie wordt verondersteld gelijkmatig door het universum te worden verspreid.

Afbeelding Met dank

"Verwachte (A) en waargenomen (B) stersnelheden als een functie van de afstand tot het galactische centrum. Gemaakt als een vervanging voor Bestand: newtonianfig2.pngat Engels Wikipedia. "Door PhilHibbs (Eigen werk in Inkscape 0.42) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

"Wat is groot en blauw en kan zich om een ​​hele melkweg wikkelen? Een zwaartekrachtlensspiegeling ... "door Lensshoe_hubble.jpg: ESA / Hubble & NASA (Lensshoe_hubble.jpg) [Public Domain], via Wikimedia Commons

"Samengesteld beeld van het sterrenstelsel cluster 1E 0657-56, beter bekend als bullet cluster ..." door NASA / CXC / M. Weiss (Chandra X-Ray Observatory: 1E 0657-56) [Public Domain], via Wikimedia Commons

"Today" door NASA / WMAP Science Team (Sponsor: National Aeronautics and Space Administration) [Not Copyrighted], via NASA Aeronautics and Space Administration