Ciemna materia
Twoje rozumienie ciemnej materii nie jest złe, ale oto kilka wyjaśniających szczegółów. Orbity: Szybkość orbity obiektu jest związana z 2 rzeczami: promieniem orbity i masą wewnątrz niej. W Układzie Słonecznym ponad 99% masy jest skoncentrowane w centrum, więc promień jest dominującym wpływem na prędkość orbity. Kiedy patrzymy na planety znajdujące się dalej od Słońca, ich prędkość orbitalna maleje. W galaktyce jest to podobna historia, ale wraz ze wzrostem promienia orbity dostajesz coraz więcej masy na swojej orbicie, ponieważ galaktyka jest pełna innych gwiazd. Mimo to spodziewalibyśmy się spadku prędkości orbity, gdy patrzysz na obiekty w kierunku krawędzi galaktyki, ponieważ gwiazdy stają się bardziej rozproszone, gdy się poruszasz, a na orbicie nie ma wystarczającej masy, aby zrekompensować rosnący promień. Zamiast,
Oto przykład tak zwanej krzywej rotacji galaktyki spiralnej NGC 3198 :
![wprowadź opis zdjęcia tutaj](https://i.stack.imgur.com/2jsX9.jpg)
Bez ciemnej materii spodziewalibyśmy się, że prędkość obiektów w funkcji promienia (od środka masy) podąża za krzywą oznaczoną jako „dysk”. Jednak to, co widzimy, wydaje się być sumą dwóch wkładów (dysku i „halo ciemnej materii”, która otacza ten dysk), które jest nadpisywane rzeczywistymi danymi.
Mamy również dowody na to, że ta dodatkowa masa pochodzi z soczewek grawitacyjnych. Gdy światło przechodzi przez duży obiekt, taki jak gromada galaktyk, jego ścieżka może zostać zgięta przez grawitację tego obiektu. Widzimy ten efekt, gdy gromada galaktyk znajduje się przed jeszcze bardziej odległą galaktyką, światło z obiektu tła jest powiększane i zniekształcane. Możemy obliczyć ścieżkę, jaką musiało pojawić się światło, gdy je widzimy, a masy potrzebnej do zgięcia go w ten sposób nie można uwzględnić tylko gwiazd i gazu, które widzimy w gromadzie soczewek. To znowu sugeruje, że istnieje dodatkowa masa, której nie widzimy.
![Oto świetne zdjęcie z CFHT pokazujące działanie soczewkowania grawitacyjnego.](https://i.stack.imgur.com/gaAuX.jpg)
Ciemna Energia
Nie jesteś zbyt daleko z tą jedną, z jednym zasadniczym wyróżnieniem: Ciemna energia jest „siłą”, która powoduje, że wszechświat przyspiesza swoją ekspansję. Spodziewamy się, że wszechświat rozszerzy się z modelu kosmologicznego Wielkiego Wybuchu, ale spodziewalibyśmy się, że zwalnia, gdy wzajemna grawitacja wszystkiego we wszechświecie działa na siebie. Ciemna energia wydaje się być „presją” na każdą część przestrzeni do ekspansji, ale jest bardzo słaba i została zdominowana przez grawitację i inne czynniki w całej historii wszechświata. Dopiero w ciągu ostatnich kilku miliardów lat zaczął przejmować kontrolę.
Działa coś takiego. Wyobraź sobie, że masz 1-D region czasoprzestrzeni o długości 1 jednostki (tylko dla wygody). Oto on: | -------- | Teraz w tym regionie działa „presja ekspansyjna” ciemnej energii. Powiedzmy, że to 0,07 jednostek rocznie na jednostkę. Oznacza to, że każdego roku ten region czasoprzestrzeni powiększa się o 7%. Za 10 lat długość będzie podwójna: | -------- | -------- | Rzecz w tym, że każdy z tych regionów ma taką samą presję ekspansji jak pierwotny! Więc oba podwoją się za 10 lat, a potem podwoją się i tak dalej. Tak więc zdarza się, że dostajesz niewielką lokalną ekspansję, ale im dalej coś, tym szybciej przyspiesza od ciebie. Rzeczywistym efektem ciemnej energii jest rząd wielkości mniejszy, około 67,15 ± 1,2 (km / s) / Mpc ( Wikipedia), ale nadal oznacza to, że wszelkie galaktyki znajdujące się w odległości większej niż 4,5 Gigaparseca od nas są obecnie odciągane od nas szybciej niż prędkość światła. (Wciąż możemy je teraz zobaczyć, ponieważ światło, które widzimy, zostało wyemitowane na długo przed osiągnięciem tak wysokiego tempa ekspansji.) Ekspansja sumuje się na ogromne odległości, które widzimy we wszechświecie.
Ciemna energia nie wpływa na takie rzeczy jak planety, układy słoneczne i galaktyki, ponieważ efekt jest tak słaby na małych skalach, że grawitacja bardziej niż przeciwdziała. Jego efekt można głównie zobaczyć na ogromnych pustych przestrzeniach między gromadami galaktyk.
Mam nadzieję, że to pomaga!