Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:43 • sest 21:13 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 13:37 • Sest 06:11 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 02:59 • Síðdegis: 15:47 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 09:39 • Síðdegis: 21:50 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Eðlisfræði: fræðileg

Hvað er hulduorka (dark energy)?

Kristján Rúnar Kristjánsson

Hér er einnig svarað eftirtöldum spurningum:
  • Þenst alheimurinn út að eilífu? (Jón Sævarsson)
  • Er sú kenning að alheimurinn hraði útþenslu sinni rétt, og ef svo er verður þá ekkert eftir að lokum? (Valdimar Brynjarsson)
  • Hvað stækkar alheimurinn hratt? (Sveinbjörn Geirsson)
  • Hverjar eru kenningarnar um endalok alheimsins? (Andrea Júlíusdóttir)
  • Hvert er álit stjörnufræðinga á endalokum alheimsins um þessar mundir? (Baldur Arnarson)
    • Þegar Albert Einstein setti fram almennu afstæðiskenninguna var almennt talið að heimurinn væri kyrrstæður, hann væri með öðrum orðum hvorki að þenjast út né skreppa saman.

    Eins og almenna afstæðiskenningin var fyrst sett fram spáði hún því hins vegar að heimurinn myndi þenjast út. Til að sporna við því innleiddi Einstein heimsfastann árið 1917 til að gera alheiminn stöðugan samkvæmt kenningunni. Heimsfastinn passaði stærðfræðilega vel inn í kenninguna þótt enginn vissi hvernig ætti að túlka eða útskýra hann eðlisfræðilega. Afleiðing hans var hins vegar sú að heimurinn gat verið hvort sem var að þenjast út, dragast saman eða hvorugt, eftir því hvert gildið á heimsfastanum mundi reynast.

    Skömmu síðar uppgötvaði Edwin Hubble með mælingum að heimurinn er að þenjast út, rétt eins og kenningin hafði upphaflega spáð án heimsfastans. Þegar Einstein frétti þetta strokaði hann heimsfastann út úr kenningunni og talaði um hann sem mestu mistök ævi sinnar.

    Svo liðu 70 ár án heimsfasta. En á allra síðustu árum hefur áhugi manna á heimsfastanum vaknað aftur í kjölfar nýlegra mælinga. Athuganir á ljósafli frá fjarlægum sprengistjörnum hafa sannfært marga stjarneðlisfræðinga um að heimsfastinn eigi fullan rétt á sér þótt hann sé að vísu afarsmár.

    Í almennu afstæðiskenningunni er sveigja tímarúmsins háð orku- og massaþéttleika á hverjum stað. Í jöfnum Einsteins kemur heimsfastinn fyrir sem orkuþéttleiki en hann er „öfugu megin” við jafnaðarmerkið sem þýðir að þrýstingurinn sem fylgir honum hegðar sér eins og andþyngdarafl. Þess vegna er stundum talað um heimsfastann sem hulduorku (e. dark energy). Þetta miðast þó allt við að gildi heimsfastans sé jákvætt eins og mælingar benda til.

    Erfitt hefur verið að finna fullnægjandi kenningu sem útskýrir uppruna hulduorkunnar en rannsóknir á þessu sviði eru blómlegar, meðal annars á vettvangi strengjafræðinga. Líklegast er hulduorkan skyld tómarúmsorkunni sem fjallað var um í svarinu Hvað er tómarúm? Er tómarúm "efni"? eftir sama höfund.

    Á milli alls efnis verkar aðdráttarkraftur sem leitast við að toga heiminn saman og hægja þannig á útþenslunni. En þar sem hulduorkan er hinum megin við jafnaðarmerkið stuðlar hún á hinn bóginn að vaxandi hraða útþenslunnar.

    Þróun alheimsins er háð því hvað hann inniheldur mikið af efni og orku. Nýjustu mælingar benda til þess að venjulegt efni, eins og er til dæmis í sólstjörnum og reikistjörnum, sé aðeins 5% af heildarefnisþéttleika alheimsins. Hulduefni gefur 25% en hulduorkan er langatkvæðamest með 70% af heildarefnisþéttleikanum.

    Ef þetta er rétt þenst heimurinn út sífellt hraðar og hraðar og heldur því áfram að eilífu. Smám saman verður venjulegt efni og ljós svo dreift og svo þunnt að heimurinn kólnar og algert myrkur mun ríkja.

    Útþensluhraðinn miðað við okkur eykst eftir því sem farið er lengra út í alheiminn. Lögmál Hubbles segir að hraðinn sé í réttu hlutfalli við fjarlægðina. Það þýðir að vetrabraut sem er milljón ljósár í burtu fjarlægist núna um 70.000 kílómetra á hverri klukkustund en önnur vetrarbraut sem er tvisvar sinnum lengra í burtu fjarlægist tvisvar sinnum hraðar.

    Eins og nú standa sakir virðist niðurstaðan því vera sú að Einstein var ekki að gera sín stærstu mistök þegar hann innleiddi heimsfastann heldur vinna eitt af mörgum afrekum sínum. Rétt er að lokum að leggja áherslu á að margt af því sem hér er sagt er splunkunýtt og byggist á athugunum frá árinu 1998 og síðar.

    Sjá einnig Hvenær varð heimurinn til? og Hvernig varð heimurinn til? eftir Tryggva Þorgeirsson.



    Mynd: Hallym University: Department of Physics

    Höfundur

    Kristján Rúnar Kristjánsson

    doktor í eðlisfræði

    Útgáfudagur

    21.5.2001

    Spyrjandi

    Ingibjörg Björnsdóttir

    Efnisorð

    Tilvísun

    Kristján Rúnar Kristjánsson. „Hvað er hulduorka (dark energy)?“ Vísindavefurinn, 21. maí 2001. Sótt 18. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=1624.

    Kristján Rúnar Kristjánsson. (2001, 21. maí). Hvað er hulduorka (dark energy)? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=1624

    Kristján Rúnar Kristjánsson. „Hvað er hulduorka (dark energy)?“ Vísindavefurinn. 21. maí. 2001. Vefsíða. 18. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=1624>.

    Chicago | APA | MLA

    Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

    Ég samþykki
    Spyrja

    Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

    Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

    Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

    Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

    Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

    Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

    =

    Senda grein til vinar

    =

    Hvað er hulduorka (dark energy)?

    Hér er einnig svarað eftirtöldum spurningum:
  • Þenst alheimurinn út að eilífu? (Jón Sævarsson)
  • Er sú kenning að alheimurinn hraði útþenslu sinni rétt, og ef svo er verður þá ekkert eftir að lokum? (Valdimar Brynjarsson)
  • Hvað stækkar alheimurinn hratt? (Sveinbjörn Geirsson)
  • Hverjar eru kenningarnar um endalok alheimsins? (Andrea Júlíusdóttir)
  • Hvert er álit stjörnufræðinga á endalokum alheimsins um þessar mundir? (Baldur Arnarson)
    • Þegar Albert Einstein setti fram almennu afstæðiskenninguna var almennt talið að heimurinn væri kyrrstæður, hann væri með öðrum orðum hvorki að þenjast út né skreppa saman.

    Eins og almenna afstæðiskenningin var fyrst sett fram spáði hún því hins vegar að heimurinn myndi þenjast út. Til að sporna við því innleiddi Einstein heimsfastann árið 1917 til að gera alheiminn stöðugan samkvæmt kenningunni. Heimsfastinn passaði stærðfræðilega vel inn í kenninguna þótt enginn vissi hvernig ætti að túlka eða útskýra hann eðlisfræðilega. Afleiðing hans var hins vegar sú að heimurinn gat verið hvort sem var að þenjast út, dragast saman eða hvorugt, eftir því hvert gildið á heimsfastanum mundi reynast.

    Skömmu síðar uppgötvaði Edwin Hubble með mælingum að heimurinn er að þenjast út, rétt eins og kenningin hafði upphaflega spáð án heimsfastans. Þegar Einstein frétti þetta strokaði hann heimsfastann út úr kenningunni og talaði um hann sem mestu mistök ævi sinnar.

    Svo liðu 70 ár án heimsfasta. En á allra síðustu árum hefur áhugi manna á heimsfastanum vaknað aftur í kjölfar nýlegra mælinga. Athuganir á ljósafli frá fjarlægum sprengistjörnum hafa sannfært marga stjarneðlisfræðinga um að heimsfastinn eigi fullan rétt á sér þótt hann sé að vísu afarsmár.

    Í almennu afstæðiskenningunni er sveigja tímarúmsins háð orku- og massaþéttleika á hverjum stað. Í jöfnum Einsteins kemur heimsfastinn fyrir sem orkuþéttleiki en hann er „öfugu megin” við jafnaðarmerkið sem þýðir að þrýstingurinn sem fylgir honum hegðar sér eins og andþyngdarafl. Þess vegna er stundum talað um heimsfastann sem hulduorku (e. dark energy). Þetta miðast þó allt við að gildi heimsfastans sé jákvætt eins og mælingar benda til.

    Erfitt hefur verið að finna fullnægjandi kenningu sem útskýrir uppruna hulduorkunnar en rannsóknir á þessu sviði eru blómlegar, meðal annars á vettvangi strengjafræðinga. Líklegast er hulduorkan skyld tómarúmsorkunni sem fjallað var um í svarinu Hvað er tómarúm? Er tómarúm "efni"? eftir sama höfund.

    Á milli alls efnis verkar aðdráttarkraftur sem leitast við að toga heiminn saman og hægja þannig á útþenslunni. En þar sem hulduorkan er hinum megin við jafnaðarmerkið stuðlar hún á hinn bóginn að vaxandi hraða útþenslunnar.

    Þróun alheimsins er háð því hvað hann inniheldur mikið af efni og orku. Nýjustu mælingar benda til þess að venjulegt efni, eins og er til dæmis í sólstjörnum og reikistjörnum, sé aðeins 5% af heildarefnisþéttleika alheimsins. Hulduefni gefur 25% en hulduorkan er langatkvæðamest með 70% af heildarefnisþéttleikanum.

    Ef þetta er rétt þenst heimurinn út sífellt hraðar og hraðar og heldur því áfram að eilífu. Smám saman verður venjulegt efni og ljós svo dreift og svo þunnt að heimurinn kólnar og algert myrkur mun ríkja.

    Útþensluhraðinn miðað við okkur eykst eftir því sem farið er lengra út í alheiminn. Lögmál Hubbles segir að hraðinn sé í réttu hlutfalli við fjarlægðina. Það þýðir að vetrabraut sem er milljón ljósár í burtu fjarlægist núna um 70.000 kílómetra á hverri klukkustund en önnur vetrarbraut sem er tvisvar sinnum lengra í burtu fjarlægist tvisvar sinnum hraðar.

    Eins og nú standa sakir virðist niðurstaðan því vera sú að Einstein var ekki að gera sín stærstu mistök þegar hann innleiddi heimsfastann heldur vinna eitt af mörgum afrekum sínum. Rétt er að lokum að leggja áherslu á að margt af því sem hér er sagt er splunkunýtt og byggist á athugunum frá árinu 1998 og síðar.

    Sjá einnig Hvenær varð heimurinn til? og Hvernig varð heimurinn til? eftir Tryggva Þorgeirsson.



    Mynd: Hallym University: Department of Physics...