อธิบาย Dark Matter และ Dark Energy ให้คนธรรมดาทั่วไป

ด้วยความรู้เล็กน้อยของฉันฉันรู้สิ่งนี้:

สสารมืด

ศูนย์กลางของกาแลคซีควบคุม / ดึงดูดวัตถุ (ดาว, ดาวเคราะห์, ดาวหาง ฯลฯ ) เข้าหาตัวมันเองเนื่องจากแรงโน้มถ่วง แต่มวลของศูนย์กลางของกาแลคซีนี้ดูเหมือนจะน้อยกว่าที่ควรจะเป็นเพื่อดึงดูดวัตถุทั้งหมดของกาแลคซี ดังนั้น Dark Matter จึงอยู่ที่นั่นซึ่งสามารถดึงดูดหรือควบคุมได้

พลังงานมืด

นี่คือแรงที่ดึงกาแลคซีออกจากกันและกันและทำให้จักรวาลขยายตัว หากเราไม่มีกำลังสมมุติเราไม่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมระยะทางระหว่างกาแลคซีถึงเพิ่มขึ้น

คำถาม

โปรดแจ้งให้เราทราบว่าฉันมาจากความหมาย / คำจำกัดความที่แท้จริงของคำเหล่านี้มากแค่ไหน และฉันจะอธิบายสิ่งเหล่านี้กับคนธรรมดาที่ไม่มีความรู้เกี่ยวกับดาราศาสตร์ได้น้อยมาก

ขอบคุณ

PS: ฉันได้อ่านคำถามนี้ที่นี่ซึ่งยอดเยี่ยม แต่ฉันไม่สามารถเข้าใจวิธีการอธิบายให้คนธรรมดาสามัญ

สสารมืด ความเข้าใจเรื่องสสารมืดของคุณนั้นไม่เลว แต่นี่เป็นรายละเอียดที่ชัดเจน วงโคจร: ความเร็วของวงโคจรของวัตถุนั้นสัมพันธ์กับ 2 สิ่ง: รัศมีของวงโคจรและมวลที่อยู่ภายใน ในระบบสุริยจักรวาลมีมวลมากกว่า 99% กระจุกตัวอยู่ที่ศูนย์กลางดังนั้นรัศมีจึงเป็นผลกระทบที่สำคัญต่อความเร็วของการโคจร เมื่อเรามองดาวเคราะห์ไกลออกไปจากดวงอาทิตย์ความเร็วในการโคจรจะลดลง ในกาแลคซีมันเป็นเรื่องที่คล้ายกัน แต่ด้วยรัศมีวงโคจรที่เพิ่มขึ้นคุณจะได้รับมวลเพิ่มมากขึ้นในวงโคจรของคุณเนื่องจากกาแลคซีเต็มไปด้วยดาวอื่น ถึงกระนั้นเราคาดว่าความเร็วของการโคจรจะลดลงเมื่อคุณมองวัตถุไปทางขอบกาแล็กซี่เนื่องจากดาวจะกระจายตัวมากขึ้นเมื่อคุณเคลื่อนที่ออกไปและมวลไม่เพียงพอที่อยู่ในวงโคจรเพื่อชดเชยรัศมีที่เพิ่มขึ้น แทน,

นี่คือตัวอย่างของเส้นโค้งการหมุนของกาแลคซีกังหัน NGC 3198 :

หากไม่มีสสารมืดเราคาดว่าความเร็วของวัตถุจะเป็นฟังก์ชันของรัศมี (จากจุดศูนย์กลางมวล) เพื่อติดตามเส้นโค้งที่ชื่อว่า 'ดิสก์' อย่างไรก็ตามสิ่งที่เราเห็นดูเหมือนจะเป็นผลรวมของการมีส่วนร่วมทั้งสอง (ดิสก์และ 'สสารมืดรัศมี' ซึ่งล้อมรอบดิสก์นี้) ซึ่งมีข้อมูลล้นเกินจริง

เรายังมีหลักฐานของมวลพิเศษนี้จากเลนส์ความโน้มถ่วง เมื่อแสงผ่านวัตถุขนาดใหญ่เช่นกระจุกกาแลคซีทางเดินของมันจะโค้งงอโดยแรงโน้มถ่วงของวัตถุนั้น เราสามารถเห็นผลกระทบนี้ได้เมื่อกระจุกกาแลคซีอยู่หน้ากาแลคซีไกลโพ้นมากยิ่งขึ้นแสงจากวัตถุพื้นหลังจะขยายและบิดเบี้ยว เราสามารถคำนวณเส้นทางที่แสงจะต้องปรากฏให้เห็นตามที่เราเห็นและมวลที่จำเป็นในการโค้งงอแบบนั้นไม่สามารถคิดได้ด้วยเพียงแค่ดาวและก๊าซที่เราเห็นในกระจุกเลนส์ นี่แสดงให้เห็นอีกครั้งว่ามีมวลพิเศษที่เรามองไม่เห็น

พลังงานมืด คุณไม่ได้อยู่ใกล้กับสิ่งนี้มากนักด้วยความแตกต่างที่สำคัญอย่างหนึ่ง: พลังงานมืดคือ 'แรง' ที่ทำให้จักรวาลเร่งการขยายตัว เราคาดหวังว่าเอกภพจะขยายตัวจากแบบจำลองจักรวาลวิทยาของบิ๊กแบง แต่เราคาดหวังให้เอกภพชะลอตัวลงเนื่องจากแรงโน้มถ่วงซึ่งกันและกันของทุกสิ่งในเอกภพที่มีต่อกันและกัน พลังงานมืดดูเหมือนจะเป็น "แรงกดดัน" ในทุกส่วนของอวกาศเพื่อขยาย แต่มันก็อ่อนแอมากและถูกครอบงำโดยแรงโน้มถ่วงและปัจจัยอื่น ๆ ตลอดประวัติศาสตร์ส่วนใหญ่ของจักรวาล ในช่วงไม่กี่พันล้านปีที่ผ่านมามันเริ่มเข้าครอบครอง

มันใช้งานได้เช่นนี้ ลองนึกภาพคุณมีพื้นที่ 1-D ของกาลอวกาศยาว 1 ยูนิต (เพียงเพื่อความสะดวก) นี่คือ: | -------- | ตอนนี้ภูมิภาคนี้มี 'ความดันการขยายตัว' พลังงานมืดที่ทำหน้าที่อยู่ สมมุติว่ามันคือ 0.07 หน่วยต่อปีต่อหน่วย ซึ่งหมายความว่าทุก ๆ ปีพื้นที่ของกาลอวกาศนี้จะใหญ่ขึ้น 7% ใน 10 ปีความยาวจะเป็นสองเท่า: | -------- | -------- | ทีนี้ประเด็นก็คือแต่ละภูมิภาคมีแรงกดดันการขยายตัวเท่าเดิม ดังนั้นทั้งสองจะเพิ่มเป็นสองเท่าใน 10 ปีและจากนั้นจะเพิ่มเป็นสองเท่าและต่อไป ดังนั้นสิ่งที่เกิดขึ้นคือคุณได้รับการขยายตัวเล็กน้อยในพื้นที่ แต่สิ่งที่อยู่ห่างออกไปยิ่งได้รับเร็วขึ้นก็จะเร่งความเร็วออกไปจากคุณ ผลกระทบที่แท้จริงของพลังงานมืดคือคำสั่งขนาดเล็กกว่าบางอย่างเช่น 67.15 ± 1.2 (km / s) / Mpc ( Wikipedia) แต่ก็ยังหมายความว่ากาแลคซีใด ๆ ที่มีมากกว่า 4.5 Gigaparsec ที่อยู่ห่างจากเรากำลังถูกพาตัวไปจากเราเร็วกว่าความเร็วแสง (เรายังสามารถเห็นพวกเขาได้ในตอนนี้เพราะแสงที่เราเห็นถูกปล่อยออกมานานก่อนที่อัตราการขยายตัวจะสูงมาก) การขยายตัวเพิ่มขึ้นในระยะทางไกลที่เราเห็นในเอกภพ

พลังงานมืดไม่ได้ส่งผลกระทบต่อสิ่งต่าง ๆ เช่นดาวเคราะห์ระบบสุริยจักรวาลและกาแล็กซี่เพราะเอฟเฟกต์นั้นอ่อนแอในเครื่องชั่งขนาดเล็กที่มีแรงโน้มถ่วงมากกว่าตอบโต้มัน เอฟเฟกต์ส่วนใหญ่สามารถมองเห็นได้ในพื้นที่ว่างอันกว้างใหญ่ระหว่างกาแลคซีกระจุกดาว

หวังว่าจะช่วย!