Nunca he entendido la teoría detrás de por qué existen la materia oscura y la energía oscura. Sé que tiene algo que ver con que la atracción gravitacional sea más fuerte de lo que calculamos DEBERÍA ser, ¿alguien podría explicar esto con más detalle?
Algunas adiciones a la respuesta de MBR:
De hecho, no sabemos si la materia oscura y la energía oscura existen, pero tenemos pistas indirectas. A menudo verá afirmaciones de que la materia oscura y la energía oscura son dos de los principales problemas de la cosmología actual, incluso por parte de astrónomos profesionales, pero este es un error epistemológico: no se puede llamar a una hipótesis un problema .
Actualmente tenemos varias anomalías de observación (según lo definido por T. Kuhn): a saber, la curva de rotación de las galaxias, la luminosidad de las supernovas, el espectro de potencia del CMB ... (y algunas cosas adicionales como la dificultad para medir G o detectar ondas gravitacionales directamente).
Según la historia de la ciencia, tenemos 3 formas de resolver estas anomalías:
La materia oscura y la energía oscura son dos enfoques ontológicos que parecen funcionar bastante bien: al agregar dos componentes simples, podemos ajustar una amplia gama de observaciones. Es por eso que a los astrónomos les gusta: su modelización es relativamente fácil y permite que todo se ajuste bien. Pero por el momento no conocemos su naturaleza.
Algunos dicen que con WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) y el observatorio espacial Planck hemos entrado en la era de la cosmología de precisión: pero esto solo es cierto si nuestro paradigma de enfoques de materia oscura / energía oscura es correcto. Si este no es el caso, actualmente no interpretamos correctamente lo que medimos, pero en última instancia, medidas más precisas pueden conducir a una mejor visión de las anomalías cosmológicas actuales.
Entonces, la materia oscura y la energía oscura son dos enfoques elegantes y minimalistas para varios problemas fundamentales. Este es un tema muy candente en cosmología, pero un día nos daremos cuenta de que solo tuvimos problemas porque nuestro paradigma actual era erróneo.
La materia oscura y la energía oscura son dos cosas diferentes, que representan diferentes observaciones.
Materia oscura :
La materia oscura es necesaria para explicar, entre otras cosas, la curva de rotación de las galaxias. Uno podría esperar que estas curvas de rotación disminuyan en radios grandes (porque uno debería esperar la rotación kepleriana para las galaxias), y no es el caso, las curvas de rotación son planas, lo que explica una "masa oculta" en las galaxias para sostener tal rotación patrón, esa es la materia oscura. La materia oscura también explica algunas propiedades de los cúmulos de galaxias y las fluctuaciones de CMB.
Energía oscura :
Se necesita energía oscura para explicar la expansión acelerada del Universo. Esta expansión se midió principalmente utilizando supernovæ de tipo Ia (supernovæ termonuclear, que son el resultado de una enana blanca que acumula materia y alcanza la masa Chandrasekhar) que son "velas estándar". Se cree que la magnitud absoluta de estos objetos es bien conocida, por lo que si los observa en el Universo, puede deducir fácilmente su distancia de su desplazamiento al rojo. Estas observaciones muestran una expansión acelerada del Universo (por expansión, queremos decir que la distancia relativa entre dos galaxias distantes está aumentando, la distancia en el Universo local no se ve afectada). Para dar cuenta de esta aceleración, uno necesita algo de energía distribuida uniformemente en el Universo, que es la energía oscura.
No te confundas:
La energía oscura y la materia oscura no pueden confundirse una con la otra, porque la energía oscura está distribuida uniformemente en el Universo, mientras que la materia oscura sigue cierta distribución (generalmente está más o menos distribuida con la materia).
Ultimas palabras:
Finalmente, "materia oscura" y "energía oscura" son en su mayoría palabras para caracterizar nuestra ignorancia sobre estas observaciones que no pueden explicarse por las leyes estándar de la física. Es por eso que hay un trabajo tan intenso sobre estos temas, para tratar de caracterizar mejor estas cosas oscuras y comprender lo que podrían ser.
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Otra cosa sobre la energía / materia oscura:
La gente tiene una idea bastante buena de que la energía oscura existe porque, cuando trazas la expansión de dos objetos en el universo a lo largo del tiempo, desde su origen, hay una curva de campana. Básicamente, la velocidad de la expansión del universo comenzó más rápido, que disminuyó, y recientemente (o al menos relativamente), la expansión se ha acelerado nuevamente. Esto implica que cuando comenzó el Universo, se estaba expandiendo rápidamente, y a medida que este impulso comenzó a disminuir, la gravedad comenzó a unir las cosas. Sin embargo, para explicar la reciente aceleración de la expansión, tiene que haber una fuerza que ha aumentado su fuerza con el tiempo y ha sido capaz de causar aceleración en la expansión (todo esto ocurre entre galaxias, en áreas como los sistemas solares y las galaxias, la gravedad es demasiado fuerte para ser afectado). Se cree que a medida que el universo se expande, La energía oscura aumenta uniformemente para ocupar el nuevo espacio. Esto significa que aumenta la energía oscura, acelerando así la expansión.
Sabemos que el universo se está expandiendo debido al desplazamiento hacia el rojo. Básicamente, a medida que la luz viaja a través del universo, el universo se está expandiendo. A una distancia suficiente, la luz perderá energía perceptiblemente, de modo que la luz violeta caerá hacia el rojo (de ahí el nombre de desplazamiento rojo). Esto se debe a que, visto desde nuestro universo en expansión, la luz parece estar perdiendo energía, cuando realmente tiene que viajar más a medida que el espacio se expande.
En cuanto a la materia oscura, en resumen, sabemos que hay algo que tiene gravedad que no podemos detectar de otra manera. La materia oscura, a diferencia de la energía oscura, no es uniforme. Forma hebras como formaciones, que corresponden a las hebras como formaciones de galaxias.
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