Vraag:
Donkere materie en donkere energie aan leek uitleggen
Farhan
2014-01-28 22:59:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Met mijn kleine kennis weet ik dit:

Dark Matter

Het centrum van een melkwegstelsel controleert / trekt zijn objecten aan (sterren, planeten, kometen etc.) naar zichzelf toe vanwege de zwaartekracht. Maar de massa van het centrum van deze melkweg lijkt minder te zijn dan nodig is om alle objecten van de melkweg aan te trekken. Daarom is er donkere materie, die deze aantrekking of controle mogelijk maakt.

Donkere energie

Dit is de kracht die sterrenstelsels uit elkaar trekt, en daardoor het universum doen uitbreiden. Als we deze hypothetische kracht niet hebben, kunnen we niet verklaren waarom de afstanden tussen sterrenstelsels toenemen.

Vraag

Gelieve laat me weten hoe ver ik verwijderd ben van de werkelijke betekenis / definitie van deze termen? En hoe kan ik deze uitleggen aan een leek, die geen of heel weinig kennis heeft van astronomie?

Bedankt.

PS: ik heb deze vraag hier a gelezen >, wat uitstekend is, maar ik kreeg geen idee hoe ik het aan een leek moest uitleggen.

In wezen is de leekversie van MBR's antwoord voor donkere materie in de gekoppelde vraag: 'De buitenrand van de melkweg zal naar verwachting langzamer draaien dan de binnenkant op basis van de materie die we waarnemen, maar in plaats daarvan draait hij ongeveer even snel als de binnenkant - we noem alles wat deze discrepantie veroorzaakt donkere materie, zoals in materie die daar moet zijn en we niet waarnemen. ' Je verklaring voor donkere energie is oké.
Heeft u nog meer uitleg nodig dan dat? Zo niet, dan zou ik iemand aanraden om een ​​vereenvoudigde uitleg aan het antwoord van MBR toe te voegen en dit als een duplicaat te sluiten.
@called2voyage: Bedankt. Als het geen probleem is, zou ik meer details op prijs stellen. Waarom wordt verwacht dat de buitenrand langzamer draait? Omdat het niet fysiek "verbonden" is?
@called2voyage: Ook, hoe zou het toevoegen van Dark Matter dit oplossen? Bedankt.
Een antwoord:
gargoylezoo
2014-01-29 02:19:48 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Donkere materie Je begrip van donkere materie is niet slecht, maar hier zijn een paar verduidelijkende details. Banen: de snelheid van de baan van een object is gerelateerd aan 2 dingen: de straal van zijn baan en de massa erin. In het zonnestelsel is meer dan 99% van de massa geconcentreerd in het midden, dus de straal is het dominante effect op de baansnelheid. Als we planeten verder weg van de zon bekijken, neemt hun baansnelheid af. In de melkweg is het een soortgelijk verhaal, maar met een toenemende orbitale straal krijg je ook steeds meer massa binnen je baan, aangezien de melkweg vol andere sterren is. Toch zouden we verwachten dat de baansnelheden zullen dalen als je naar objecten naar de rand van de melkweg kijkt, omdat de sterren diffuser worden naarmate je naar buiten beweegt en er niet genoeg massa in de baan is om de toenemende straal te compenseren. In plaats daarvan zien we dat na een bepaald punt de baansnelheden hetzelfde blijven, wat suggereert dat er daar meer massa is dan we kunnen verklaren met sterren en andere zichtbare objecten.

Hier is een voorbeeld van een so -genoemd rotatiecurve van het spiraalstelsel NGC 3198: enter image description here

Zonder donkere materie zouden we de snelheid van objecten verwachten als een functie van de straal (vanuit het massamiddelpunt ) om de curve met het label 'schijf' te volgen. Wat we zien lijkt echter de som te zijn van de twee bijdragen (de schijf en de 'donkere-materie-halo' die deze schijf omgeeft), die wordt overplot met feitelijke gegevens.

We hebben ook bewijs van deze extra massa van zwaartekrachtlenzen. Als licht een groot object zoals een cluster van sterrenstelsels passeert, kan het pad worden afgebogen door de zwaartekracht van dat object. We kunnen dit effect zien wanneer een cluster van sterrenstelsels zich voor een nog verder weg gelegen sterrenstelsel bevindt, het licht van het achtergrondobject wordt vergroot en vervormd. We kunnen het pad berekenen dat het licht moet hebben afgelegd om te verschijnen zoals we het zien, en de massa die nodig is om het op die manier te buigen, kan niet worden verklaard met alleen de sterren en het gas dat we in de lenscluster zien. Dit suggereert opnieuw dat er extra massa is die we niet kunnen zien.

Here's a great picture from CFHT showing how gravity lensing works.

Donkere energie Je bent hier niet zo ver mee, met één belangrijk onderscheid: donkere energie is de 'kracht' die waardoor het universum zijn expansie versnelt . We verwachten dat het universum zich uitbreidt vanuit het Big Bang-kosmologiemodel, maar we verwachten dat het zal vertragen naarmate de wederzijdse zwaartekracht van alles in het universum op elkaar inwerkt. Donkere energie lijkt een "druk" te zijn op elk deel van de ruimte om uit te breiden, maar het is erg zwak en werd gedurende het grootste deel van de geschiedenis van het universum gedomineerd door zwaartekracht en andere factoren. Het is pas in de afgelopen paar miljard jaar begonnen het over te nemen.

Het werkt ongeveer zo. Stel je voor dat je een 1-D-gebied hebt met een ruimtetijd van 1 eenheid lang (alleen voor het gemak). Hier is het: | -------- | Nu werkt deze regio met deze donkere energie 'expansiedruk'. Laten we zeggen dat het 0,07 eenheden per jaar per eenheid is. Dit betekent dat dit gebied van ruimtetijd elk jaar met 7% groter wordt. Over 10 jaar is de lengte dubbel: | -------- | -------- | Het punt is nu dat elk van deze regio's dezelfde expansiedruk heeft als de originele! Dus beide zullen over 10 jaar verdubbelen, en dan zullen die verdubbelen, enzovoort. Dus wat er gebeurt, is dat je lokaal een kleine uitbreiding krijgt, maar hoe verder iets weggaat, hoe sneller het van je af accelereert. Het werkelijke effect van donkere energie is ordes van grootte kleiner, zoiets als 67,15 ± 1,2 (km / s) / Mpc ( Wikipedia), maar het betekent nog steeds dat alle sterrenstelsels meer dan 4,5 Gigaparsecs van ons verwijderd zijn. wordt momenteel sneller van ons weggedragen dan de snelheid van het licht. (We kunnen ze nu nog steeds zien omdat het licht dat we zien werd uitgezonden lang voordat de expansiesnelheid zo hoog werd.) De expansie telt op over de enorme afstanden die we in het universum zien.

Donkere energie doet dat niet ' Het beïnvloedt zaken als planeten, zonnestelsels en sterrenstelsels, omdat het effect op kleine schaal zo zwak is dat de zwaartekracht het meer dan tegenwerkt. Het effect is vooral zichtbaar in de uitgestrekte lege stukken ruimte tussen clusters van sterrenstelsels.

Hoop dat dat helpt!

Dit is goed, maar er is een grote misvatting die de duidelijkheid niet vergroot: de bewering dat het effect van donkere energie niet zwaartekracht is. Donkere energie heeft onderdruk, en is dus meer analoog aan een 'naar binnen trekken' (zeg maar een zuiger op een bak met water bij onderdruk); er zijn geen schrikcitaten nodig bij "druk" omdat het * is * druk. Maar onderdruk produceert ook afstotende zwaartekracht. Het kortste is echt: druk wordt aangetrokken, niet alleen energie, en negatieve druk wordt afstotend aangetrokken.
Bedankt voor de verduidelijking, ik had gedacht dat het meer een positieve druk was die op de 'grens' van een brok ruimtetijd duwde.
@StanLiou is correct in deze. Donkere energie manifesteert zich in de vorm van druk, waarvan GR ons vertelt dat het deelneemt aan de zwaartekracht (zij het met een negatief teken in de toestandsvergelijking). Ik wil erop wijzen dat uw bericht van hoge kwaliteit is. Ga zo door!
Bedankt! Ik doe vrijwilligerswerk bij een plaatselijk observatorium, dus dit is het soort dingen dat ik altijd doe.
@gargoylezoo: (Ik weet dat dit niet precies met de vraag te maken heeft.) Die parallelle en loodrechte lijnen in je bijgevoegde foto, hoe heten ze? Vertegenwoordigen ze een magnetisch veld of een ander veld, of iets anders? Zou er enig effect op hen moeten zijn vanwege de aarde?
Het raster is een tweedimensionale weergave van ruimtetijd. De dip onder de cluster van melkwegstelsels vertegenwoordigt het kromtrekken van de ruimtetijd als gevolg van de zwaartekracht.
@Farhan Die lijnen vertegenwoordigen de coördinaten van het universum, in wezen tikken op uw liniaal. Het 2d-raster eronder is een 2-dimensionale plak van een ruimtelijk 3-dimensionaal universum. Denk hier aan de "rubberen plaat-analogie".


ⓘ
Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...