Ziyosfera

Qora energiya

Космология ва астрономияда қора энергия энергиянинг номаълум шакли бўлиб, у коинотга энг катта миқёсда таъсир қиладиган кучлардан бири. Қора энергиянинг асосий таъсири коинотнинг кенгайишини тезлаштиришдир. Катта портлаш назариясига таянган ҳолда[1], қора энергия коинотнинг доминант компоненти бўлиб, ҳозирги коинотдаги жами энергиянинг 68% ни қора энергия, қора материя 26% ва барионлар эса 5% ни ташкил қилади. Нейтронлар ва фотонлар каби бошқа компонентлар 1% ни ташкил қилган ҳолда деярли аҳамияциз ҳисобланади[2][3][4][5]. Қора энергиянинг зичлиги жуда катта бўлиб: таҳминан унинг зичлиги 7×10−30 г/см3 ни ташкил қилади (масса-энергиясида 6×10−10 Ж/м3), галактикалар ичидаги қора материя ёки қора энергиянинг зичлигидан анча кучлироқ. Қора энергия коинотда муҳим аҳамиятга эга, чунки у космоснинг ҳамма жойида бир хил ва ўзгармасдир[6][7][8].

НГC 4526 яқинидаги ИА гуруҳига кирувчи ўта янги юлдуз (пастки чапдаги ёрқин нуқта).

Қора энергия мавжудлигининг биринчи кузатув далиллари ўта янги юлдузларнинг ёруғлик ўлчовларини ўлчаши ҳисобига олинган. ИА гуруҳига кирувчи ўта янги юлдузлар доимий ёруғликка эга, яъни улар аниқ масофа ўлчовлари сифатида ишлатилиши мумкин. Бу масофани ўлчаш услуби коинот кенгайиши тезлашаётганини кўрсатади[9][10]. Бу кузатувдан аввал олимлар коинотдаги материя ва энергиянинг тортишиш кучи вақт ўтиши билан олам кенгайишини секинлашишига олиб келади деб ўйлашган. Оламнинг кенгайиши тезлашишинг кашф этилгандан бери, қора энергия мавжудлигини тасдиқловчи бир нечта асосли далиллар топилган.

Қора энергиянинг аниқ табиати сир бўлиб қолмоқда ва тушунтиришлар жуда кўп. Асосий назариялар космологик константа[11][12] (бўшлиқни бир ҳил тўлдирувчи доимий энергия зичлигини ифодалайдиган назария) ва квинтессенсия ва модули каби скаляр майдонлар ҳақидаги назариялар ҳисобланади(вақт ва маконда ўзгарувчан энергия зичлигига эга динамик миқдорлар ҳақидаги назария). Космологик константа вақт ва маконда доимий бўлиб қолади, скаляр майдонлар эса ўзгариши мумкин. Бу назарияларда қора энергиянинг ўзаро таъсиридан ташқари кузатувчи эффекти ва космологик боғланишлар ҳақида ҳам асосли фикрлар илгари сурилган.

Энштейннинг космологик константаси

Космологик константа – бу Энштейннинг нисбийлик назарияси ва майдон тенгламаларига қўшилиши мумкин бўлган доимий атама. Агар майдон тенгламаси атама сифатида қаралса, уни бўш жой массасига (концептуал жиҳатдан ижобий ёки салбий бўлиши мумкин) ёки вакуум энергиясига эквивалент сифатида кўриш мумкин.

Космологик константа Энштейн томонидан биринчи марта гравитацион кучни ифодалаш учун ишлатилган ва бу қора энергиядан самарали фойдаланган ҳолда статик коинотга олиб келадиган гравитацион майдони тенгламасининг ечим механизми сифатида таклиф қилинган[13]. Энштейн космологик константнинг рамзий белгиси сифатида Λ (геркча ламбда) белгисини берган[14][15].

1980-йилларда космологик тадқиқотларнинг аксарияти фақат материядаги критик зичликка эга моделларга асосланган. Бу тадқиқотларда коинотнинг 95%и қора материя ва 5%и оддий материя (барионлар)дан ташкил топган деган тушунча мавжуд бўлган. Ушбу моделлар галлактикаларнинг шаклланишини тавсифлаб берган, аммо 1980-йилларнинг охирларида бу моделларда баъзи камчиликлар пайдо бўлган: хусусан, модел Ҳуббле константи учун талаб қилинганидан пастроқ қийматни талаб қилган ва модел катта ҳажмдаги кузатувларни таҳлил қила олмаган. Бу камчиликлар 1992-йилда CОБЕ космик аппарати томонидан космик тўлқинлар фонида анизотропия аниқлангандан кейин катталашган ва 1990-йилларнинг ўрталарида бир нечта модификациялашган қора материя моделлари фаол равишда ўрганилган. Айниқса космологик константа (қора энергия ҳақидаги модел) булар ичида асосийси ҳисобланган. Қора энергия учун биринчи тўғридан-тўғри далил 1998-йилда олим Риэсс томонидан ўта янги юлдузларнинг кузатув натижаларида олинган[16]. Бунинг натижасида космологик константа модели етакчи моделга айланган.

1930-йиллардаги Фритз Зwиcкй томонидан қора материя атамаси қўлланган. Бу атамадан фойдаланган ҳолда 1998-йилда Мичаэл С. Турнер томонидан қора энергия атамаси фанга киритилган[17].

Коинотнинг кенгайиши

Коинотнинг кенгайиш тезлигининг вақт ва маконда қандай ўзгаришини тушуниш учун юқори аниқликдаги ўлчовлар талаб қилинади. Умумий нисбийлик назариясида кенгайиш тезлигининг эволюцияси коинотнинг эгри чизиғи ва ҳолатнинг космологик тенгламаси (ҳар қандай космос минтақаси учун ҳарорат, босим ва материя, энергия ва вакуум энергиясининг зичлиги ўртасидаги боғлиқлик) асосида ҳисобланади. Қора энергия учун ҳолат тенгламасини ўлчаш бугунги кунда кузатув космологиясидаги энг катта саъй-ҳаракатлардан биридир.

2013-йилда космологик константа моделини батафсилроқ ўрганиш учун Планк космик кемаси Супернова деб номланган космик экспедицияга чиққан. Бу тадқиқотлар натижасида космологик кузатувлар бу моделнинг тоғри эканлигини яна бир бор исботлашган. Экспедициянинг биринчи натижалари қора энергиянинг ўртача хатти-ҳаракати (яъни, ҳолат тенгламаси) Эйнштейннинг космологик константа модели каби 10% аниқликда ҳаракат қилишини аниқлашган[18]. Ҳигҳер-З жамоасининг Ҳуббле космик телескопида амалга оширган сўнгги тадқиқот натижасида қора энергия камида 9 миллиард йил олдин пайдо бўлган ва у коинотнинг кенгайишидан олдин ҳам бор бўлган дея хулосага келишган. Бундан ташқари 1998-йилда Ҳигҳ-З жамоаси томонидан амалга оширилган бошқа бир кузатишлар натижасида[19] ИА гуруҳига мансуб ўта янги юлдузлар туркуми кашф этилган[20]. Ушбу кашфиёти учун Ҳигҳ-З жамоасининг аъзолари бўлган Саул Перлмуттер, Браян П. Шмидт ва Адам Г. Рисс физика бўйича 2011-йилги Нобел мукофоти билан тақдирланганлар[21][22].

Ўшандан бери бу кашфиёт бир қанча мустақил манбалар томонидан тасдиқланган. Баъзи олимлар қоронғу энергия мавжудлигининг ягона кўрсаткичларини галлактикалараро масофани ўлчаш орқали билиш мумкин дея таъкидлайдилар[23].

Суперновалар космология учун фойдалидир, чунки улар космологик масофаларда мукаммал жойда жойлашган юлдузлар ҳисобланади. Улар тадқиқотчиларга обектгача бўлган масофа ва унинг ерда қанчалик тез узоқлашишини кўрсатади. Бу имконият космологларга коинотнинг кенгайиш тарихини ўлчаш имконини беради. Одатда, астрономлар космосда масофани ўлчашда стандарт шамлардан фойдаланадилар. Стандарт шамлар деб – ёрқин юлдузлар, ички ёрқинлиги ёки мутлақ катталиги маълум бўлган обектларга айтилади. ИА гуруҳига мансуб ўта янги юлдузлар экстремал ва доимий ёрқинлиги туфайли космологик масофалар бўйлаб энг машҳур стандарт шамлар ҳисобланади.

Ўта янги юлдузлар (суперновалар) ҳақидаги сўнгги кузатувлар коинотнинг 71,3%ини қора энергия ва 27,4%ини қора материя ва барионлар бирикмасидан ташкил топганига мос келади[24].

Табиати

Қора энергиянинг табиати қора материяникидан кўра кўпроқ ноаниқ ва у ҳақида кўп нарсалар номаълумлигича қолмоқда[25]. Қора энергияга тортишиш кучидан ташқари бирон бир асосий кучлар орқали ўзаро таъсир қилиши маълум эмас. У камдан-кам учрайдиган ва массив бўлмаганлиги учун уни лаборатория тажрибаларида аниқлаб бўлмайди. Қора энергия коинотга шундай чуқур таъсир кўрсатиши мумкинки, бунинг натижасида у коинотнинг 68% ни ташкил қилади.

Вакуум энергияси, яъни Гейзенбергнинг энергия-вақт формуласидаги ноаниқлик принсипига мувофиқ вақт оралиғида ҳосил бўлган ва ўзаро йўқ қилинган заррача-антизарра жуфтлиги кўпинча қоронғу энергиянинг асосий элементлари сифатида қўлланади[26]. Умумий нисбийлик назарияси томонидан қабул қилинган масса-энергия эквиваленти вакуум энергияси тортишиш кучига эга бўлиши кераклигини англатади. Бунинг натижасида, вакуум энергияси космологик константага таъсир кўрсата олади деган фараз мавжуд, бу эса ўз навбатида коинотнинг кенгайишига таъсир қилади.

Ҳақиқий табиатидан қатъи назар, қора энергия коинот кенгайишининг тезлашишини амалга ошириш учун кучли салбий босимга эга бўлиши керак. Умумий нисбийлик назариясига кўра, модда ичидаги босим, худди унинг масса зичлиги каби, бошқа жисмлар учун тортишиш кучига ёрдам беради. Бунинг сабаби, модданинг тортишиш таъсирини келтириб чиқарадиган жисмоний миқдор энергия тензори бўлиб, у модданинг энергия (ёки материя) зичлигини ва унинг босимини ўз ичига олади. Фриэдманн–Лемаîтре–Роберцон–Wалкер модели шуни кўрсатадики, бутун оламдаги кучли доимий салбий босим (яъни кескинлик), агар коинот аллақачон кенгайиб бораётган бўлса, кенгайишнинг тезлагининг секинлашишига олиб келади. Ушбу тезлаштирувчи кенгайиш эффекти баъзан гравитацион итарилиш деб ҳам номланади.

Техник таърифи

Космологияда коинотнинг учта компоненти мавжуд: материя, радиация ва қора энергия. Материя энергияси зичлиги р ρ ∝ а−3га тенг бўлган ҳар қандай нарса, нурланиш эса р ρ ∝ а−4 га тенг бўлган ҳар қандай нарсадир. Мисол тариқасида, куб шаклидаги қути ичидаги оддий заррача учун қути четининг узунлигини икки баравар ошириш зичликни саккиз мартага камайтиради. Радиация учун эса энергия зичлигининг пасайиши каттароқдир[27].

Якуний компонент қора энергия эса космоснинг ўзига хос хусусияти сифатида кўриб чиқилаётган ҳажмнинг ўлчамларидан қатъи назар, доимий энергия зичлигига эга ρ ∝ а0. Шундай қилиб, оддий материядан фарқли ўлароқ, у бўшлиқнинг кенгайиши билан камайб қолмайди[7].

Манбалар

  1. ↑ „Идичериан Лонаппан, Анто; Кумар, Сумит; Р, Ручика; Ананда Сен, Анжан (21 Фебруарй 2018). "Баесиан эвиденcес фор дарк энергй моделс ин лигҳт оф cуррент обсерватионал дата".“.
  2. ↑ „Аде, П. А. Р.; Агҳаним, Н.; Алвес, М. И. Р.; эт ал. (Планcк Cоллаборатион) (22 Марч 2013). "Планcк 2013 ресулц. И. Овервиэw оф продуcц анд сcиэнтифиc ресулц – Табле 9"“.
  3. ↑ „Аде, П. А. Р.; Агҳаним, Н.; Алвес, М. И. Р.; эт ал. (Планcк Cоллаборатион) (31 Марч 2013). "Планcк 2013 Ресулц Паперс". Астрономй анд Астропҳйсиcс.“.
  4. ↑ „"Фирст Планcк ресулц: тҳе Универсе ис стилл wеирд анд интерестинг". 21 Марч 2013.“.
  5. ↑ Сеан Cарролл, Пҳ.Д., Cалтеч, 2007, Тҳе Теачинг Cомпанй, Дарк Маттер, Дарк Энергй: Тҳе Дарк Сиде оф тҳе Универсе, Гуидебоок Парт 2. п. 46. Ретриэвед 7 Оcтобер 2013, "...дарк энергй: А смоотҳ, персистент cомпонент оф инвисибле энергй, тҳоугҳт то маке уп абоут 70 перcент оф тҳе cуррент энергй денситй оф тҳе универсе. Дарк энергй ис кноwн то бе смоотҳ беcаусе ит доэсн'т аccумулате преферентиаллй ин галахиэс анд cлустерс...". 
  6. ↑ Стеинҳардт, Паул Ж.; Турок, Неил (2006). "Wҳй тҳе cосмологиcал cонстант ис смалл анд поситиве". Сcиэнcе.. 
  7. ↑ 7,0 7,1 „"Дарк Энергй". Ҳйперпҳйсиcс.“.
  8. ↑ „Феррис, Тимотҳй (Жануарй 2015). "Дарк Маттер(Дарк Энергй)". Натионал Геограпҳиc Магазине.“. 2014-йил 25-декабрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2024-йил 1-июн.
  9. ↑ „"Cосмос Cонтроверсй: Тҳе Универсе Ис Эхпандинг, бут Ҳоw Фаст?"“.
  10. ↑ „"Тҳе cосмологиcал cонстант анд дарк энергй"“.
  11. ↑ „"Моон финдингс муддй тҳе wатер"“. 2016-йил 22-ноябрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2024-йил 1-июн.
  12. ↑ „"Тҳе cосмологиcал cонстант"“. 2006-йил 13-октябрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2024-йил 1-июн.
  13. ↑ „Ҳарвей, Алех (2012). "Ҳоw Эинстеин Дисcоверед Дарк Энергй"“.
  14. ↑ „"Волуме 7: Тҳе Берлин Еарс: Wритингс, 1918-1921 (Энглиш транслатион супплемент) паге 31".“.
  15. ↑ О'Раифеартаигҳ, C.; О'Кеэффе, М.; Наҳм, W.; Миттон, С. (2017). 'Эинстеин'с 1917 Статиc Модел оф тҳе Универсе: А Cентенниал Ревиэw'. Эур. Пҳйс. Ж. (Ҳ) 42: 431–474.. 
  16. ↑ „"Обсерватионал эвиденcе фром суперноваэ фор ан аccелератинг универсе анд а cосмологиcал cонстант".“.
  17. ↑ Тҳе фирст аппеаранcе оф тҳе терм "дарк энергй" ис ин тҳе артиcле wитҳ анотҳер cосмологист анд Турнер'с студент ат тҳе тиме, Драган Ҳутерер, "Проспеcц фор Пробинг тҳе Дарк Энергй виа Супернова Дистанcе Меасуременц",. 
  18. ↑ „"Тҳе Супернова легаcй сурвей: Меасуремент оф ΩМ, ΩΛ анд W фром тҳе фирст еар дата сет". Астрономй анд Астропҳйсиcс. 447 (1): 31–48“.
  19. ↑ „"Обсерватионал эвиденcе фром суперноваэ фор ан аccелератинг универсе анд а cосмологиcал cонстант".“.
  20. ↑ Тҳе фирст папер, усинг обсервед дата, wҳич cлаимед а поситиве Ламбда терм wас Паáл, Г.; эт ал. (1992). "Инфлатион анд cомпаcтифиcатион фром галахй редшифц?".. 
  21. ↑ „"Тҳе Нобел Призе ин Пҳйсиcс 2011". Нобел Фоундатион.“.
  22. ↑ „Тҳе Нобел Призе ин Пҳйсиcс 2011 Арчивед 4 Оcтобер 2011 ат тҳе Wайбаcк Мачине. Перлмуттер гот ҳалф тҳе призе, анд тҳе отҳер ҳалф wас шаред бетwеэн Счмидт анд Риэсс.“.
  23. ↑ „"Wҳат до wе реаллй кноw абоут дарк энергй?". Пҳилосопҳиcал Трансаcтионс оф тҳе Роял Соcиэтй А.“.
  24. ↑ „"Импровед Cосмологиcал Cонстраинц фром Неw, Олд анд Cомбинед Супернова Датасец"“.
  25. ↑ „"Астрономерс Репорт Эвиденcе оф 'Дарк Энергй' Сплиттинг тҳе Универсе"“.
  26. ↑ „"Тҳе қуантум ваcуум анд тҳе cосмологиcал cонстант проблем".“.
  27. ↑ „"Cосмологй: Парт ИИИ Матҳематиcал Трипос, Cамбридге Университй"“. 2017-йил 2-февралда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2024-йил 1-июн. 
"https://new.ziyosfera.uz/ziyo/Qora_energiya" dan olindi