Menjelaskan Dark Matter dan Dark Energy kepada orang awam

Dengan sedikit pengetahuan saya, saya tahu ini:

Materi Gelap

Pusat galaksi mengontrol / menarik objek-objeknya (bintang, planet, komet, dll.) Ke arah dirinya sendiri karena gravitasi. Tetapi massa pusat galaksi ini tampaknya kurang dari yang diperlukan untuk menarik semua objek galaksi. Karenanya Dark Matter ada di sana, yang memungkinkan ketertarikan atau kendali ini terjadi.

Energi Gelap

Ini adalah kekuatan yang menarik galaksi satu sama lain, dan karenanya membuat alam semesta mengembang. Jika kita tidak memiliki kekuatan hipotetis ini, kita tidak dapat menjelaskan mengapa jarak antar galaksi meningkat.

Pertanyaan

Tolong beri tahu saya seberapa jauh saya dari arti sebenarnya / definisi istilah-istilah ini? Dan bagaimana saya bisa menjelaskan ini kepada orang awam, yang tidak memiliki atau sangat sedikit pengetahuan tentang astronomi?

Terima kasih.

PS: Saya sudah baca pertanyaan ini di sini , itu bagus sekali, tetapi saya tidak tahu bagaimana menjelaskan kepada orang awam.

Materi Gelap Pemahaman Anda tentang dark matter tidak buruk, tapi inilah beberapa detail klarifikasi. Orbits: Kecepatan orbit suatu benda terkait dengan 2 hal: jari-jari orbitnya dan massa di dalamnya. Di tata surya, lebih dari 99% massa terkonsentrasi di pusat, jadi jari-jari adalah efek dominan pada kecepatan orbital. Ketika kita melihat planet-planet yang jauh dari matahari, kecepatan orbitnya menurun. Di galaksi, ini adalah cerita yang serupa, tetapi dengan meningkatnya radius orbital, Anda juga mendapatkan lebih banyak dan lebih banyak massa di dalam orbit Anda karena galaksi penuh dengan bintang-bintang lain. Meski begitu, kami berharap kecepatan orbital turun saat Anda melihat benda-benda ke arah tepi galaksi, karena bintang-bintang menjadi lebih tersebar ketika Anda bergerak keluar dan tidak ada cukup massa di dalam orbit untuk mengimbangi peningkatan jari-jari. Sebagai gantinya,

Berikut adalah contoh kurva rotasi galaksi spiral NGC 3198 :

Tanpa dark matter, kita berharap kecepatan objek sebagai fungsi jari-jari (dari pusat massa) mengikuti kurva yang berlabel 'cakram'. Namun, apa yang kita lihat tampaknya adalah jumlah dari dua kontribusi (disk dan 'materi gelap halo' yang mengelilingi disk ini), yang overplot dengan data aktual.

Kami juga memiliki bukti massa ekstra ini dari lensa gravitasi. Ketika cahaya melewati benda besar seperti gugusan galaksi, jalannya bisa tertekuk oleh gravitasi benda itu. Kita dapat melihat efek ini ketika sebuah kluster galaksi berada di depan galaksi yang bahkan lebih jauh, cahaya dari objek latar belakang akan diperbesar dan terdistorsi. Kita dapat menghitung lintasan cahaya yang harus diambil untuk muncul seperti yang kita lihat, dan massa yang diperlukan untuk menekuknya dengan cara itu tidak dapat dipertanggungjawabkan hanya dengan bintang-bintang dan gas yang kita lihat dalam cluster lensa. Sekali lagi ini menunjukkan bahwa ada massa ekstra yang tidak dapat kita lihat.

Energi Gelap Anda tidak terlalu jauh dengan yang satu ini, dengan satu perbedaan utama: Energi gelap adalah 'kekuatan' yang menyebabkan alam semesta mempercepat ekspansi. Kami berharap alam semesta akan meluas dari model kosmologi Dentuman Besar, tetapi kami berharap alam semesta akan melambat ketika gravitasi timbal balik dari segala sesuatu di alam semesta saling bertindak. Energi gelap tampaknya menjadi "tekanan" pada setiap bagian ruang untuk mengembang, tetapi sangat lemah dan telah didominasi oleh gravitasi dan faktor-faktor lain sepanjang sebagian besar sejarah alam semesta. Hanya dalam beberapa miliar tahun terakhir ini mulai mengambil alih.

Ini berfungsi seperti ini. Bayangkan Anda memiliki wilayah 1-D ruangwaktu 1 unit (hanya demi kenyamanan). Ini dia: | -------- | Sekarang wilayah ini memiliki 'tekanan ekspansi' energi gelap yang bekerja padanya. Katakanlah ini 0,07 unit per tahun per unit. Ini berarti bahwa setiap tahun, wilayah ruangwaktu ini menjadi lebih besar sebesar 7%. Dalam 10 tahun, panjangnya akan menjadi dua kali lipat: | -------- | -------- | Sekarang masalahnya, masing-masing daerah ini memiliki tekanan ekspansi yang sama dengan yang asli! Jadi keduanya akan berlipat ganda dalam 10 tahun, dan kemudian mereka akan berlipat ganda, dan seterusnya. Jadi yang terjadi adalah Anda mendapatkan ekspansi kecil secara lokal, tetapi semakin jauh sesuatu semakin cepat semakin menjauh dari Anda. Efek nyata dari energi gelap adalah pesanan yang lebih kecil, sekitar 67,15 ± 1,2 (km / s) / Mpc ( Wikipedia)), tetapi itu masih berarti bahwa galaksi apa pun yang lebih dari 4,5 Gigaparsec dari kita saat ini sedang diangkut jauh dari kita lebih cepat daripada kecepatan cahaya. (Kita masih bisa melihatnya sekarang karena cahaya yang kita lihat dipancarkan jauh sebelum laju ekspansi mencapai setinggi itu.) Ekspansi bertambah hingga jarak sangat besar yang kita lihat di alam semesta.

Energi gelap tidak memengaruhi hal-hal seperti planet, sistem tata surya, dan galaksi karena pengaruhnya sangat lemah pada skala kecil sehingga gravitasi lebih daripada melawannya. Efeknya sebagian besar dapat dilihat pada hamparan ruang kosong yang luas antara gugusan galaksi.

Semoga itu bisa membantu!