انرژی تاریک

[Mahdieh. GH]

سلام به همه ی دوستان نجومی و هم آوایی!
تو این تاپیک قصد داریم یکی دیگه از مهم ترین و جالب ترین چالش های فیزیک رو بررسی کنیم، معمایی که هنوز مدتی از کشف ماده تاریک نگذشته، ذهن کیهان شناسان رو درگیر خودش کرد

قراره که با همراهی همدیگه در رابطه با " انرژِی تاریک " بحث کنیم و دانسته هامون رو به اشتراک بزاریم!
پیشاپیش ممنون از همراهی تون
موفق باشیم

........

پ.ن: فعلا روند تاپیک به این صورت باشه که در رابطه با کشف و مفهوم انرژی تاریک بحث کنیم.
ممنون

[mehrnoosh00]

میشه لطف کنید و نظریه ی تورم رو توضیح بدین؟
همچنین مفهوم این انتقال به قرمز و... رو!
اگه یه توضیح مختصر و مفید بدین ممنون میشم!

[galaxy 1996]

منظورم این بود که وقتی پیش بینی ها برای مقدار نور دریافتی از یک ابرنواختر غلط درومد، متوجه شدن که فاصله ش بیشتر شده، و به این رسیدن که کیهان در حال انبساطه، حالا مقصر این انبساط شتابدار کیهان که درحالی که باید کند تر میشده بیشتر شده چیه؟ به این نتیجه رسیدن که این انرژی تاریکه که با انرژی عکس گرانش خود باعث شده فاصله بیشتر شه و در نتیجه نور هم تغییر کنه...
بعد حالا برای اندازه گیری فاصله های بین کهکشانی متغییرهای قیقاووسی یکی از بهترینان، که نورشون بسته به یک دوره ی زمانی خاص تغییر می کنه و درخشندگیشونم متناسب با دوره شونه.
فاصله از یک متغییر قیقاووسیو میشه با اولین اندازه گیری دوره اش که از درخشندگیش تبعیت می کند تعیین کرد . که حالا با توجه به دوره ی زمانیش روی سوپر نوا اون چیزی که پیش بینی میشد، نشد...پس اینجا یه چیزی عوض شده... که دوره همونیه که میدونستن، پس درخشندگی هم باید همون باشه، اما نیست پس فاصله عوض شده
(منظورتون این بود؟ درس فهمیدم؟)
بعد یه چیز دیگه، ربط سرعت و انرژی تاریکو اینه که اگه سرعت بیشتر از حد انتظار باشه به انرژی تاریک مربوط میشه یا چیز دیگه ای و بیشتره؟ میشه توضیحش بدی؟

درود
مهدیه خانوم تا اونجایی که من اطلاع دارم از متغیر های قیفاووسی نمیشه برای فواصل بیش از همین دو سه تا کهکشان دور و بر خودمون استفاده کرد.برای همین ما نمیتونستیم سالیان سال درباره ی اندازه عالم صحبت کنیم چون روش خوبی برای فاصله سنجی نداشتیم.وقتی نواختر ها اومدند مشکل حل شد. (:
(انقلابی هستند این نو اختر ها در کیهانشناسی ، خیلی مهم اند ، خیـــــــــــــــــلی!)

من نفهمیدم از روی فاصله سنجی چطور میشه به انرژی تاریک رسید؟ تا اونجایی که میدونم باید سرعت رو هم داشته باشیم تا به وجود انرژی تاریک پی ببریم. فکر کنم از روی رابطه بین جابجایی قرمز و فاصله به وجود انرژی تاریک پی برده شده. هر چقدر کهکشان دورتر باشه سرعت دور شدنش بیشتره.

عزیزم قانون هابله دیگه:

V = d H0
در H0 عدد 0 اندیس است!خوب امکانات کمه چیکار کنم؟! دی:

یعنی منظورتون اینه که اومدن و دو دفعه فاصله سنجی کردن و متوجه شدن که کهکشان نسبت به قبل دورتر شده؟ مگه دقت فاصله سنجیشون چقدر بوده؟


در خصوص متغییرهای قیقاووسی هم که همونطور که خانم narcissus flower اشاره کردن نمیشه ازشون برای سنجش های بین کهکشانی استفاده کرد و بجاش از نواخترها استفاده میشه.[/FONT]

[FONT=Arial] خب این سرعت خودش مفهوم انرژی تاریکه دیگه. کهکشان های نزدیکتر آهسته تر دور میشن و کهکشان های دورتر سریعتر دور میشن. در حالی که در یک انفجار عادی همه ذرات چه دور چه نزدیک نه تنها بایستی با یک سرعت دور بشن بلکه حتی ذرات دورتر بایستی حرکتشون آهسته تر شده باشه.

نه لزوما.این نسبت از روی اون ثابت هابل میاد.این که کهکشان های دورتر سرعتشون متفاوته با کهکشان های نزدیک تر خاصیت انبساطه.
برای اینکه بهتر پی ببرید خاصیت انبساطه رو به مثال کلیشه ای(!) زیر توجه کنید(واقعا اگه این مثال رو بفهمیم همه مشکلاتمون با انبساط حله!):
یه باد کنک رو بردارید و روش چند تا نقطه بگذارید.
یه نقطه رو در نظر بگیرید.
بادکنک رو خیلی کُند(به آهستگی ، در واقع تعبیر همون سرعت یکنواخت) باد کنید.
نقاط نزدیک به نقطه ی قرمز با سرعت کم تری نسبت به نقاط با فاصله ی بیشتر از نقطه ی قرمز از آن دور می شوند.
این خاصیت انبساطه.میدونید چرا؟توی سینماتیک نیوتونی یادتونه سرعت نسبی رو؟دو تا ماشین از دور بشند ، سرعت دور شدنشون بیشتر میشه.اگه یه ماشین وایسه و فقط اون یکی حرکت کنه ، سرعت دور شدن کاهش پیدا میکنه.برای همینه که توی کیهانشناسی سرعت نسبی دو تا کهکشان به هم میتونند از سرعت نور هم بالا تر برند.چون سرعت دو جسم روی هم هستند.
راستی!
همه ی اینا رو گفتم که بگم اون سرعت ، یه سرعت نسبیه.به خاطر فاصله است که سرعت افزایش پیدا میکنه نه به خاطر انرژی تاریک.
امیدوارم خوب گفته باشم.(خیلی بد گفتم خدایی!من به شما حق میدم متوجه این اراجیف بنده نشده باشید!!!) (:

[galaxy 1996]

میشه لطف کنید و نظریه ی تورم رو توضیح بدین؟
همچنین مفهوم این انتقال به قرمز و... رو!
اگه یه توضیح مختصر و مفید بدین ممنون میشم!

چرا نمیشه ، دوست به همین درد میخوره دیگه! دی:
تورم نظریه ایه که اصل و اساسش رو واینبرگ پایه گذاری کرد.(حالا بماند که در چه شرایطی!!!!)
تورم میگه که در یک زمان خاصی در عالم یک انبساط چشمگیر اتفاق افتاده و بعد سرعت انبساط به شکل قابل ملاحظه ای کم شده.یه جورایی میشه گفت مثل باد کنکی که یهو یه نفس عمیق بکشید و بفرستید توش.اما بعدش با نفس های کوچیک کوچیک بادش کنید.(خدایی خوب گفتما!مثال کاملا آبستره بود باو!)همین.مفهوم کلیش همینه.حالا دیگه هزار تا چیز درمیاد از توش.

اما انتقال به سرخ یا Red Shift :

میخوام از اساس توضیح بدم این داستان رو.
بور چی میگه؟میگه الکترون ها در تراز های انرژی قرار دارند و هر چه از هسته دورتر میشیم این انرژی بیشتر میشه.
حالا اگه این وسط طی یه سری اتفاقات ، یه الکترون از ترازی به تراز دیگه بره ، از خودش موجی ساطع میکنه با یک طول موج خاص.(این جمله مهمه)
خوب اگه تا اینجا فهمیده باشید همه چیز حله دیگه.
میام یه گاز هیدروژن رو محبوس می کنیم توی یه ظرفی و بهش انرژی میدیم(مثلا الکتریکی).این وسط یه تک الکترون هیدروژن به خاطر دریافت انرژی چند تا موج با طول موج خاص از خودش ساطع می کنه.(در اثر تغییر تراز انرژی که گفتم)

به این میگند طیف نشری هیدروژن و مثل یه بارکد میمونه.یعنی همه میدونند هیدروژن مثلا این چند تا موج رو از خودش ساطع می کنه که چهار تاش توی محدوده ی مرئی اند.دقیق تر بگم ، به اون چهار تا موجی که توی طیف مرئی هستند میگند طیف نشری هیدروژن.به شکل زیر نگاه کن:

http://www.uploadtak.com/images/w8767_Untitled1.jpg
این طیف نشری برای هر عنصری تعریف میشه.یعنی هر عنصر یه بارکد داره که قبلا توی آزمایشگاه پیداش کردیم.
حالا یه چیز دیگه هم داریم به نام طیف جذبی هیدروژن.تصور کنید ما یه مقدار گاز هیدروژن داریم.وقتی نور مرئی رو میفرستیم توش ، چه اتفاقی میافته...؟طیفی که ازش خارج میشه ، یه سری خط سیاه روش افتاده.انگار یه سری موج حذف شده اند.اینها همون امواجی هستند که انرژیشون با اون انرژی که الکترون هیدروژن نیاز داره تا از یه تراز به تراز دیگه بره مساویه.پس هیدروژن موج هایی با اون طول موج ها رو میگیره تا الکترون هاش به تراز های دیگه برند و نمیزاره ازش عبور کنند.نتیجه میشه شکل زیر:
http://www.uploadtak.com/viewer.php?..._Untitled2.jpg
همه ی اینها رو گفتم که شکل زیر رو بگم و بعدش انتقال به سرخ رو.شکل زیر رو ببینید:
http://www.uploadtak.com/viewer.php?...sorptionsp.jpg
یه ستاره داشتیم ، یه سری گاز جلوش بودند.طیف سالم ستاره که بهش میگن طیف پیوسته زیرش نشون داده شده.طیف نشری گاز هم نشون داده شده.حالا اون نوری که از ستاره اومده از توی گاز رد شده و به ما رسیده ، شده یه طیف جذبی.
این میشه چیزی که ما از نور ستاره میتونیم به دست بیاریم.حالا از روی این رنگ ، نوع ، دما و... رو به دست میارند اما ما با انتقال به سرخش کار داریم.
اما انتقال به سرخ چیه؟
اگه ما از ستاره دور بشیم ، امواج طول موج بلند تری پیدا می کنند.اما اگه بهش نزدیک بشیم ، طول موج کوتاه تری نسبت به اندازه واقعی دارند. (چرا؟به شکل زیر نگاه کن:
http://upload.wikimedia.org/wikipedi...jpg?uselang=fa
اون نقطه وسط منبع موج هست.اینجا میشه اون ستاره.الان ستاره داره به سمت چپ حرکت میکنه.درست شد؟) حالا این تغییر طول موج توی دید ما چجوریه؟
آفرین ، درست حدس زدی.جابجایی همون خطوط سیاه در طیف جذبی:
http://www.uploadtak.com/viewer.php?...7_redshift.jpg

ازین بهتر نمیتونستم توضیح بدم. (:
امیدوارم مفید باشه برات. (:

[mohsen4465]

به خاطر فاصله است که سرعت افزایش پیدا میکنه نه به خاطر انرژی تاریک.

آره راست میگید. انگاری کلاً قاطی کردم این دوتا رو. (انبساط با شتاب گرفتن این انبساط فرق داره )

ولی اینجوری تنها یه راه برای پی بردن به انرژی تاریک میمونه و اون دوبار فاصله سنجی در دو زمان مختلفه تا بدین ترتیب شتاب بدست بیاد. لطفاً یکی تاریخچه کشف انرژی تاریک رو برامون بگه.

[Mahdieh. GH]

آره راست میگید. انگاری کلاً قاطی کردم این دوتا رو. (انبساط با شتاب گرفتن این انبساط فرق داره )

ولی اینجوری تنها یه راه برای پی بردن به انرژی تاریک میمونه و اون دوبار فاصله سنجی در دو زمان مختلفه تا بدین ترتیب شتاب بدست بیاد. لطفاً یکی تاریخچه کشف انرژی تاریک رو برامون بگه.

خب منم همین قرمزو منظورم بود و گفته بودم دیگه...
خیلی مختصر و مفید تاریخچه ی کشف انرژی تاریکو می توان به انتشار نسبیت عام در سال 1917 ربط داد . که انیشتین برای تفسیر یک جهان ایستا از یک ثابت در معادلات پیچیده نسبیت عام استفاده کرد و آن را ثابت کیهان شناسی نامید و هابل اومد داده داد و... انیشتینم به این نتیجه رسید که اشتباه خیلی بدی کرده اما اینجورام نبود!
با این اوصاف باز هم موضوع اصلی از این جا آغاز نشد . در سال 1998 وقتی گروهی از اختر شناسان دربررسی یک سوپر نوا دور برای اندازه گیری سرعت انبساط جهان بودند چیزی خلاف انتظار رخ داد . که همون جریان اینه که، انبساط باید کند بود، اما کند نبود و با شتاب مثبت پیشروی میکرد!
که بعدش نتایج مشاهدات اخیر از یک سوپرنوا مدرکی محکم مبنی بر انبساط کیهانی شتاب دار بود و تنها دلیل قابل قبول برای این موضوع بحث انرژی تاریک بود . اندازه گیری های دقیق تابش زمينه ميكرو موج كيهاني ( ( CMB شامل اطلاعات WMAP مدارک مبنی بر وجود انژی تاریک شد . ترکیب اطلاعات WMAP و پروژه SDSSکه توسط چند گروه مستقل اختر شناسی به دست آمدند نشان هایی از دافع گرانشی را به دست آوردند .
همین قدر کافیه؟

[galaxy 1996]

خب منم همین قرمزو منظورم بود و گفته بودم دیگه...
خیلی مختصر و مفید تاریخچه ی کشف انرژی تاریکو می توان به انتشار نسبیت عام در سال 1917 ربط داد . که انیشتین برای تفسیر یک جهان ایستا از یک ثابت در معادلات پیچیده نسبیت عام استفاده کرد و آن را ثابت کیهان شناسی نامید و هابل اومد داده داد و... انیشتینم به این نتیجه رسید که اشتباه خیلی بدی کرده اما اینجورام نبود!
با این اوصاف باز هم موضوع اصلی از این جا آغاز نشد . در سال 1998 وقتی گروهی از اختر شناسان دربررسی یک سوپر نوا دور برای اندازه گیری سرعت انبساط جهان بودند چیزی خلاف انتظار رخ داد . که همون جریان اینه که، انبساط باید کند بود، اما کند نبود و با شتاب مثبت پیشروی میکرد!
که بعدش نتایج مشاهدات اخیر از یک سوپرنوا مدرکی محکم مبنی بر انبساط کیهانی شتاب دار بود و تنها دلیل قابل قبول برای این موضوع بحث انرژی تاریک بود . اندازه گیری های دقیق تابش زمينه ميكرو موج كيهاني ( ( CMB شامل اطلاعات WMAP مدارک مبنی بر وجود انژی تاریک شد . ترکیب اطلاعات WMAP و پروژه SDSSکه توسط چند گروه مستقل اختر شناسی به دست آمدند نشان هایی از دافع گرانشی را به دست آوردند .
همین قدر کافیه؟

یه چیزی!
شما میگید این عددی که زیاده 120 برابره.
پس چرا ما تو درسامون خوندیم 120^10 ؟!؟!
شما از این 120 برابر بودن مطمئنید؟
من از این 120^10 مطمئنما!
این عدد رو پاولی اولین بار حساب کرد که یه چیز کاملا کوانتومیه.همون که میگه خلا تشکیل شده از یه سری ذرات مجازی و مثبته.انرژی اون ها جمع زد میشه این!
حالا باز شاید من قاطی کردم!

[Mahdieh. GH]

خب منم همین قرمزو منظورم بود و گفته بودم دیگه...
خیلی مختصر و مفید تاریخچه ی کشف انرژی تاریکو می توان به انتشار نسبیت عام در سال 1917 ربط داد . که انیشتین برای تفسیر یک جهان ایستا از یک ثابت در معادلات پیچیده نسبیت عام استفاده کرد و آن را ثابت کیهان شناسی نامید و هابل اومد داده داد و... انیشتینم به این نتیجه رسید که اشتباه خیلی بدی کرده اما اینجورام نبود!
با این اوصاف باز هم موضوع اصلی از این جا آغاز نشد . در سال 1998 وقتی گروهی از اختر شناسان دربررسی یک سوپر نوا دور برای اندازه گیری سرعت انبساط جهان بودند چیزی خلاف انتظار رخ داد . که همون جریان اینه که، انبساط باید کند بود، اما کند نبود و با شتاب مثبت پیشروی میکرد!
که بعدش نتایج مشاهدات اخیر از یک سوپرنوا مدرکی محکم مبنی بر انبساط کیهانی شتاب دار بود و تنها دلیل قابل قبول برای این موضوع بحث انرژی تاریک بود . اندازه گیری های دقیق تابش زمينه ميكرو موج كيهاني ( ( CMB شامل اطلاعات WMAP مدارک مبنی بر وجود انژی تاریک شد . ترکیب اطلاعات WMAP و پروژه SDSSکه توسط چند گروه مستقل اختر شناسی به دست آمدند نشان هایی از دافع گرانشی را به دست آوردند .
همین قدر کافیه؟

کدوم 120؟ صدوبیسته که اینجا نیست!

یه چیزی!
شما میگید این عددی که زیاده 120 برابره.
پس چرا ما تو درسامون خوندیم 120^10 ؟!؟!
شما از این 120 برابر بودن مطمئنید؟
من از این 120^10 مطمئنما!
این عدد رو پاولی اولین بار حساب کرد که یه چیز کاملا کوانتومیه.همون که میگه خلا تشکیل شده از یه سری ذرات مجازی و مثبته.انرژی اون ها جمع زد میشه این!
حالا باز شاید من قاطی کردم!

نه دیگه ادامه رم بخونین! اول پیش بینی میشد که چگالی انرژی 120 برابره و یه چیزای دیگه که پیش بینی غیر معقول بود، و باید اصلاح میشد! بعدا برخی از نظریه پردازان نیز پیشنهاد دادند که تئوری نسبیت عام تغییر کند تا یک تعریف متناسب برای گرانش ارائه شود . با این وجود بر این پیشنهاد محافظه کارانه نیز نقص های زیادی وارد آمد . برای مثال چگالی انرژی صفر می بایست با یک مقدار باور نکردنی معادل 120 ^ 10 هماهنگ بشه . همونی که شما تو درساتون خوندینه دیگه!

[narcissus flower]

1-قرار شد اول با دلایل وجود انرژی تاریک اشنا بشیم .این 120 و اینا رو یه خورده صبر کنید و بعدا بگیم...

2- در مورد لزوم ماده ی تاریک یک نکته ی دیگری وجود داره.:

اگر یادتون باشه در تاپیک های دیگه در مورد پارامتری به نام پارمتر امگا حرف زدیم .این پارامتر به این صورت بیان میشه...

این پارامتر هندسه ی جهان ما رو معین میکنه .اگر این پارامتر برابر 1 باشه جهان تخت هست .
اگر بیشتر از یک جهان بسته ای داریم .
اما اگر کمتر از یک باشه جهان ما باز هست...

براساس محاسبات م ومشاهدات معلوم شده که جهان باید دارای پارامتر امگا حدودا 1 باشه .اما اگر کل ماده ی جهان رو جمع کنیم این 1 به دست نمیاد . مقدار ماده 27% هست .

از طرفی هم دیدیم که گویا جهان انبساط شتابدار داره ...


اگر پارامتر امگا رو به دو قسمت تقسیم کنیم قسمتش رو به ماده نسبت میدهند و یک قسمت رو به موضوعی به نام انرژی تاریک که میزان لازم برای اینکه امگا 1 باشه رو به خودش اختصاص داده...یعنی 27% جرم وما بقی 73% هم انرژی تاریک...

اگر بخوام دقیق تر بگم این مقدار برابر با 1.02 با میزانی خطاست.



حالا یک عبارت دیگری هم وجود داره به نام آهنگ کاهش سرعت ( از اسمش معلومه که تغییرات کاهش سرعت رو به ما میده)
جالب این هست که این مقدار برای جهان ما منفی هست.یعنی چی؟؟یعنی جهانی شتابدار داریم a>0
به نمودار بالا نگاه کنید.ما شاید الان وارد انرژی تاریک غالب شدیم و رسما حضور انرژی تاریک رو باید حس کنیم. چون از طرفی هم داره هندسه ی جهان رو داره تحت تاثیر قرار میده..درواقع ما درمرحله ای از تحول کیهان شناختی قرار داریم ...

در مرحله ای که سرعت کند کنندگی ماده و تابش از پس سرعت فزاینده ی انرژی غالب برنمیان...

بنابراین هر جوری نگاه کنیم , گویا دستی این وسط وجود داره که داره بر گرانش جهان غلبه میکنه...

البته باز هم میگم , نباید تعصبی به این موضوع نگاه کرد , نظریه های گوناگونی وجود دارند و هر کدوم از این جهان ها هم طرفدارای خودشون رو دارند ...

[Neda Jafari]

برگردیم به عقب... یادمه 1 سؤال پرسیدم....

تا به حال هیچ فکر کرده اید که ماده ی گرانش داری، مانندماده ی موجود در عالم، منبسط شود وفشار هم داشته باشد چه می شود؟

جواب: ببینید وقتی ماده تاریک کشف شد یا بهتره بگم وقتی فهمیدیم همه این ماده ای که دیده می شه نمی تونه حرکت (دینامیک) ستاره ها و ساختارهای دیگه رو توضیح بده، رفتیم دنبال رفع اشکال:
این ماده تاریک کجاست و اصلا چیه که تصور می کردیم 96% کل عالم رو تشکیل می ده.
این ماده دیده نمی شه (تاریک) ،اما هنوز خواص ماده معمولی رو داره یعنی جرم داره ، فشار مثبت و گرانش تولید می کنه و مواجه شدیم با انبساط شتابدار عالم...!!!!!

مگه میشه؟ ؟!!!
آیا فشار انبساط رو تندتر می کنه یا کندتر؟؟؟
مثال: 1 پیستون رو در نظر بگیرید ، فشار باید به انبساط کمک کنه امّــا ... این فقط برای گازهایی با جرم کم صادقه.
خوب یعنی چی؟ یعنی وقتی مقدار ماده به حدی کم باشه که اصطلاحا کلوخه ای نمی شه ،گاز درون پیستون خیلی راه داره تا بتونه ستاره ، کهکشان، حالا چه برسه به عالم بشه...
پس برو بالاتر.... در ابعاد کیهانی اینجوریه که فشار مثل انرژی یا ماده عمل می کنه ، به گرانش کمک می کنه ، پس جلوانبساط رو میگیره!
این پدیده کاملا نسبیتیه که خلاف شهود ماست

پس فشار شاره کیهانی اگه ناصفر باشه مثل انرژی ، جرم ماده جلو انبساط رو می گیره پس اینطوری شد که اون قدیما گفتند انبساط عالم باید کندشونده باشه و یه پارامتر معرفی کردن به نام پارامتر کندشوندگی!!!
(همینجا باشین و پست بعد رو بخونید)

[Neda Jafari]

اما انبساط تندشونده عالم چی می گه؟؟؟؟؟ فشار منفی ؟؟؟؟؟؟
این ماده رو میشناسیم و یا بهتره از اینجا به بعد بگیم این انرژی رو... پس ممکنه این انرژی ، انبساط کند شونده رو به تند شونده تبدیل کنه! به همین سادگی
واینطوری بود که حرف خلا یا خلا میدان به میان آمد(چه مؤدب)

این خلا با اون خلا فیزیک آزمایشگاهی متفاوته هااااااا .... تفاوتشم اینه که انرژی مثبت، امّا فشار منفی داره...

فرض خلا مشکل داده های رصدی رو حل کرد از طرفی چگالی انرژی این خلا باید 70% چگالی ماده عالم باشه. که تا حالا دیده نشده...

پس تا اینجا:
انرژی تاریک مؤلفه ایست شبیه به خلا با چگالی انرژی مثبت و با فشار منفی....