Câu trả lời:
Một số bổ sung cho câu trả lời của MBR:
Trên thực tế, chúng ta không biết rằng vật chất tối và năng lượng tối tồn tại, nhưng chúng ta có manh mối gián tiếp. Bạn sẽ thường thấy rằng vật chất tối và năng lượng tối là hai trong số những vấn đề chính của vũ trụ học ngày nay, bao gồm cả các nhà thiên văn học chuyên nghiệp, nhưng đây là một quan niệm sai lầm về nhận thức luận: bạn không thể gọi một giả thuyết là vấn đề .
Hiện tại chúng ta có một số dị thường quan sát (như được định nghĩa theo T. Kuhn): cụ thể là đường cong quay của các thiên hà, độ chói của siêu tân tinh, phổ công suất của CMB ... (và một số điều khác như khó đo G hoặc phát hiện sóng hấp dẫn trực tiếp).
Theo lịch sử của khoa học, chúng ta có 3 cách để giải quyết những bất thường này:
Vật chất tối và năng lượng tối là hai cách tiếp cận bản thể dường như hoạt động khá tốt: bằng cách thêm hai thành phần đơn giản, chúng ta có thể phù hợp với một loạt các quan sát. Đây là lý do tại sao các nhà thiên văn học thích chúng: mô hình hóa của chúng tương đối dễ dàng và cho phép phù hợp với mọi thứ tốt. Nhưng hiện tại chúng ta không biết bản chất của chúng.
Một số người nói rằng với WMAP (Thăm dò bất đẳng hướng vi sóng Wilkinson) và đài quan sát không gian Planck, chúng ta đã bước vào kỷ nguyên vũ trụ chính xác: nhưng điều này chỉ đúng nếu mô hình tiếp cận vật chất tối / năng lượng tối của chúng ta là chính xác. Nếu đây không phải là trường hợp, chúng tôi hiện không giải thích chính xác những gì chúng tôi đo lường, nhưng cuối cùng các biện pháp chính xác hơn có thể dẫn đến một cái nhìn tốt hơn về các dị thường vũ trụ hiện tại.
Vì vậy, vật chất tối và năng lượng tối là hai cách tiếp cận thanh lịch và tối giản cho một số vấn đề cơ bản. Đây là một chủ đề rất nóng trong vũ trụ học, nhưng chúng ta có thể nhận ra, một ngày nào đó, chúng ta chỉ gặp vấn đề vì mô hình hiện tại của chúng ta là sai lầm.
Vật chất tối và năng lượng tối là hai thứ khác nhau, chiếm những quan sát khác nhau.
Vật chất tối :
Vật chất tối là cần thiết để giải thích, trong số những thứ khác, đường cong quay của các thiên hà. Người ta có thể mong đợi các đường cong quay này giảm ở bán kính lớn (vì người ta sẽ mong đợi sự quay của keplerian đối với các thiên hà), và thực tế không phải vậy, các đường cong xoay đều bằng phẳng, chiếm một "khối lượng ẩn" trong các thiên hà để duy trì sự quay như vậy mô hình, đó là vật chất tối. Vật chất tối cũng chiếm một số thuộc tính của cụm thiên hà và biến động CMB.
Năng lượng tối :
Năng lượng tối là cần thiết để giải thích sự giãn nở tăng tốc của Vũ trụ. Sự mở rộng này được đo lường chủ yếu bằng cách sử dụng loại I supernovæ (siêu hạt nhân nhiệt, là kết quả của vật chất tích tụ sao lùn trắng và đạt khối lượng Chandrasekhar) là "nến tiêu chuẩn". Độ lớn tuyệt đối của những vật thể này được cho là nổi tiếng, vì vậy nếu bạn quan sát chúng trong Vũ trụ, bạn có thể dễ dàng suy ra khoảng cách của chúng với dịch chuyển đỏ của chúng. Những quan sát này cho thấy sự giãn nở nhanh chóng của Vũ trụ (bằng cách mở rộng, chúng tôi muốn nói rằng khoảng cách tương đối giữa hai thiên hà xa xôi đang gia tăng, khoảng cách trong Vũ trụ địa phương không bị ảnh hưởng). Để giải thích cho sự tăng tốc này, người ta cần một số năng lượng phân bố đồng đều trong Vũ trụ, đó là năng lượng tối.
Đừng nhầm lẫn:
Năng lượng tối và vật chất tối không thể bị nhầm lẫn với nhau, bởi vì năng lượng tối được phân bố đồng đều trong Vũ trụ, trong khi vật chất tối tuân theo một số phân phối (nó thường phân phối ít nhiều với vật chất).
Từ cuối cùng:
Cuối cùng, "vật chất tối" và "năng lượng tối" chủ yếu là những từ để mô tả sự thiếu hiểu biết của chúng ta đối với những quan sát không thể giải thích bằng các định luật vật lý tiêu chuẩn. Đó là lý do tại sao có những công việc mãnh liệt như vậy về các chủ đề này, để cố gắng mô tả những điều đen tối này tốt hơn và để hiểu những gì chúng có thể.
Một điều khác về năng lượng tối / vật chất:
Mọi người có một ý tưởng khá hay rằng năng lượng tối tồn tại bởi vì, khi bạn lập biểu đồ sự giãn nở của hai vật thể trong vũ trụ theo thời gian, từ nguồn gốc của nó, có một đường cong hình chuông. Về cơ bản, tốc độ giãn nở của vũ trụ bắt đầu nhanh hơn, chậm hơn và gần đây (hoặc ít nhất là tương đối), sự giãn nở đã tăng tốc trở lại. Điều này ngụ ý rằng khi Vũ trụ bắt đầu, nó đang mở rộng nhanh chóng và khi đà này bắt đầu được gắn cờ, lực hấp dẫn bắt đầu kéo mọi thứ lại với nhau. Tuy nhiên, để giải thích sự tăng tốc gần đây của sự giãn nở, phải có một lực tăng sức mạnh theo thời gian và có thể gây ra gia tốc khi giãn nở (tất cả điều này xảy ra giữa các thiên hà, trong các khu vực như hệ mặt trời và thiên hà, lực hấp dẫn là nhiều để mạnh mẽ để bị ảnh hưởng). Người ta tin rằng khi vũ trụ mở rộng, năng lượng tối tăng đồng đều để chiếm không gian mới. Điều này có nghĩa là năng lượng tối tăng lên, do đó tăng tốc mở rộng.
Chúng ta biết rằng vũ trụ đang mở rộng vì sự thay đổi màu đỏ. Về cơ bản, khi ánh sáng đi qua vũ trụ, vũ trụ đang giãn nở. Trong khoảng cách đủ lớn, ánh sáng sẽ mất đi năng lượng, do đó ánh sáng tím sẽ chuyển sang màu đỏ (do đó có tên là dịch chuyển màu đỏ). Điều này là do, nhìn từ vũ trụ đang mở rộng của chúng ta, ánh sáng dường như đang mất năng lượng, khi thực sự nó phải đi xa hơn khi không gian mở rộng.
Đối với vật chất tối, nói tóm lại, chúng ta biết rằng có một thứ gì đó có lực hấp dẫn mà chúng ta không thể phát hiện ra. Vật chất tối, không giống như năng lượng tối, không đồng nhất. Nó tạo thành các chuỗi giống như sự hình thành, tương ứng với các chuỗi giống như sự hình thành của các thiên hà.