Темная жидкость

Эта статья, возможно, содержит синтез материала, который достоверно не упоминает или не относится к основной теме. Соответствующее обсуждение можно найти на странице обсуждения . ( Октябрь 2016 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Часть серии по
Физическая космология
Большой взрыв  · Вселенная Возраст вселенной Хронология Вселенной
Ранняя вселенная Эпоха Планка Эпоха великого объединения Электрослабая эпоха Кварковая эпоха Адронная эпоха Лептонная эпоха Фотонная эпоха Нуклеосинтез Большого взрыва Инфляция Темные времена Звездная эра Фоны Космический фоновый радиационный фон (CBR) Фон гравитационных волн (ФГВ) Космический микроволновый фон (CMB)  · Космический нейтринный фон (CNB) Космический инфракрасный фон (ИНБ)
Расширение  · Будущее Закон Хаббла  · Красное смещение Расширение Вселенной Ускоряющееся расширение Вселенной Сопутствующие и правильные расстояния Метрика FLRW  · Уравнения Фридмана Неоднородная космология Хронология далекого будущего Будущее расширяющейся Вселенной Конечная судьба вселенной Тепловая смерть вселенной Большой разрыв Большой хруст Большой отскок Распад ложного вакуума
Компоненты  · Структура Составные части Лямбда-CDM модель Барионная материя Экзотическая материя Вырожденная материя Нейтроний Вопрос КХД Странное дело Отрицательное вещество Энергия Отрицательная энергия Нулевая энергия Энергия вакуума Радиация Фоновое излучение Темная энергия Квинтэссенция Фантомная энергия Темная материя Холодная темная материя Теплая темная материя Смешанная темная материя Горячая темная материя Светлая темная материя Самовзаимодействующая темная материя Скалярное поле темная материя Темное излучение Темная жидкость Темный поток Зеркальное дело Структура Форма вселенной Реионизация  · Формирование структуры Формирование галактики Мультивселенная Вселенная Наблюдаемая Вселенная Объем Хаббла Крупномасштабная конструкция Большая группа квазаров Нить галактики Сверхскопление Скопление галактик Группа галактик Местная группа Галактика Ореол темной материи Звездное скопление Солнечная система Планетная система Пустота
Эксперименты Бумеранг Исследователь космического фона (COBE) Обзор темной энергии Евклид Проект Illustris Обсерватория Веры К. Рубин Космическая обсерватория Планка Слоан цифровой обзор неба (SDSS) Обзор красного смещения галактики 2dF ("2dF") ВселеннаяМашина Микроволновый датчик анизотропии Wilkinson (WMAP)
Ученые Ааронсон Альфвен Альфер Бхарадвадж Коперник де Ситтер Дике Эддингтон Элерс Эйнштейн Эллис Фридман Галилео Гамов Guth Хаббл Лемэтр Linde Mather Ньютон Penzias Вбивать в голову Шмидт Шварцшильд Гладкий Старобинский Steinhardt Suntzeff Сюняев Толман Уилсон Зельдович
История темы Открытие космического микроволнового фонового излучения История теории большого взрыва Религиозные интерпретации теории большого взрыва Хронология космологических теорий
Категория  Астрономический портал
v т е

В астрономии и космологии , темная жидкость является альтернативная теория как для темной материи и энергии темной и попытки объяснить оба явления в единую структуру. ^{[1] [2] [ сомнительно - обсудить ]}

Темная жидкость предполагает, что темная материя и темная энергия не являются отдельными физическими явлениями, как считалось ранее, и что они не имеют отдельного происхождения, но что они прочно связаны вместе и могут рассматриваться как две грани единой жидкости. На галактических масштабах темная жидкость ведет себя как темная материя, а на больших масштабах ее поведение становится похожим на темную энергию. Наши наблюдения в масштабах Земли и Солнечной системы в настоящее время недостаточны для объяснения гравитационных эффектов, наблюдаемых в таких больших масштабах. ^{[ необходима цитата ]}

Было показано, что простая темная жидкость с отрицательной массой, предложенная в 2018 году астрофизиком Джейми Фарнесом из Оксфордского университета, обладает свойствами, необходимыми для объяснения как темной материи, так и темной энергии . ^{[3] [4]}

Обзор [ править ]

В последнее время в астрофизике и космологии возникли две главные загадки , обе из которых связаны с законами гравитации . Первым было осознание того, что внутри галактик недостаточно видимых звезд или газа, чтобы объяснить их высокую скорость вращения . Гипотеза темной материи была создана для объяснения этого явления. Он постулирует, что галактики (включая наш Млечный Путь ) вращаются так же быстро, как и они, потому что в этих галактиках больше материи, чем можно увидеть, суммируя только массу звезд и газа, и что эта невидимая (темная) материя есть невидимый, потому что он не взаимодействует с электромагнитной силойоткуда исходят все формы света. Предполагаемая темная материя была впоследствии распространена на скопления галактик и оказалась полезной для космологических расчетов и для интерпретации гравитационного линзирования галактик .

Вторая загадка возникла в результате наблюдений сверхновой очень специфического типа , известной как сверхновая типа Ia, используемой в качестве стандартной свечи : при сравнении их в далеких и близких галактиках было обнаружено, что далекие сверхновые были слабее, чем ожидалось. и таким образом дальше, чем ожидалось. Это означало, что Вселенная не только расширяется, но и ускоряет свое расширение . Это явление можно объяснить гипотезой о темной энергии .

Традиционный подход к моделированию эффектов гравитации предполагает, что общая теория относительности так же верна в космологических масштабах, как и в Солнечной системе, где ее предсказания были более точно проверены. Однако не изменение правил гравитации подразумевает присутствие темной материи и темной энергии в тех частях Вселенной, где кривизна пространственно-временного многообразия намного меньше, чем в Солнечной системе. Феноменологически возможно изменить уравнения гравитации в областях с малой кривизной пространства-времени, так что динамика пространства-времени вызывает то, что мы приписываем присутствию темной материи и темной энергии. ^[5]Теория темной жидкости предполагает, что темная жидкость - это особый вид жидкости, поведение которой при притяжении и отталкивании зависит от локальной плотности энергии. В этой теории темная жидкость ведет себя как темная материя в областях космоса, где плотность барионов высока. Идея состоит в том, что когда темная жидкость находится в присутствии материи, она замедляется и свертывается вокруг нее; это затем привлекает больше темной жидкости, чтобы коагулировать вокруг себя, тем самым усиливая силу тяжести около нее. Эффект присутствует всегда, но становится заметным только при наличии очень большой массы, такой как галактика. Это описание похоже на теории темной материи, а частный случай уравнений темной жидкости воспроизводит темную материю. ^{[ необходима цитата ]}

С другой стороны, в местах, где относительно мало вещества, например, в пустотах между галактическими сверхскоплениями , эта гипотеза предсказывает, что темная жидкость релаксирует и приобретает отрицательное давление. Таким образом, темная жидкость становится силой отталкивания с эффектом, аналогичным эффекту темной энергии.

Темная жидкость выходит за рамки темной материи и темной энергии в том смысле, что она предсказывает непрерывный диапазон свойств притяжения и отталкивания при различных плотностях материи. Действительно, частные случаи различных других теорий гравитации воспроизводятся темной жидкостью, например, инфляция , квинтэссенция , k-сущность , f (R) , обобщенный эфир Эйнштейна f (K) , MOND , TeVeS , BSTV и т. Д. Теория темной жидкости также предлагает новые модели, такие как определенная модель f (K + R), которая предлагает интересные поправки к MOND, которые зависят от красного смещения и плотности. ^{[ необходима цитата ]}

Упрощение предположений [ править ]

Темная жидкость не анализируется как стандартная модель механики жидкости , потому что полные уравнения механики жидкости пока еще слишком сложно решить. Формализованный жидкостно-механический подход, такой как обобщенная модель газа Чаплыгина , был бы идеальным методом для моделирования темной жидкости, но в настоящее время для проведения расчетов требуется слишком много точек данных наблюдений, а для космологов доступно недостаточно точек данных. Шаг упрощения был предпринят путем моделирования гипотезы с помощью моделей скалярного поля, как это делается в других альтернативных подходах к темной энергии и темной материи. ^{[2] [6]}

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Арбей, А. (2008). «Космологические ограничения на объединение моделей темной жидкости». Открытый астрономический журнал . 1 (1): 27–38. arXiv : 0812.3122 . Bibcode : 2008OAJ ..... 1 ... 27A . DOI : 10.2174 / 1874381100801010027 . S2CID  7195044 .
• Го, Цзун-Куань; Чжан, Юань-Чжун (2007). «Космология с переменным газом Чаплыгина». Физика Письма Б . 645 (4): 326–329. arXiv : astro-ph / 0506091 . Bibcode : 2007PhLB..645..326G . DOI : 10.1016 / j.physletb.2006.12.063 . S2CID  14416599 .
• Холле, Анаэль; Чжао, Хуншэн; Ли, Баоцзю (2008). «Возмущения в неоднородной жидкости темной энергии: уравнения показывают эффекты модифицированной гравитации и темной материи». Серия дополнений к астрофизическому журналу . 177 : 1–13. arXiv : 0711.0958 . DOI : 10.1086 / 587744 . S2CID  14155129 .
• О'Дауд, Мэтт (9 января 2019 г.). "Темная материя и темная энергия - одно и то же?" . PBS Space Time - через YouTube .