พลังงานมืด

ในการศึกษาจักรวาลวิทยาเชิงกายภาพ ดาราศาสตร์ และกลศาสตร์ท้องฟ้า พลังงานมืด (อังกฤษ: Dark energy) คือพลังงานในสมมุติฐานที่แผ่อยู่ทั่วไปในอวกาศและมีแนวโน้มจะเพิ่มสูงขึ้นตามอัตราการขยายตัวของเอกภพ^[1] พลังงานมืดเป็นวิธีที่นิยมมากที่สุดในการใช้อธิบายถึงผลสังเกตการณ์และการทดลองมากมายอันแสดงถึงลักษณะที่เอกภพปรากฏตัวอยู่ในลักษณะการขยายตัวออกอย่างมีอัตราเร่ง ในแบบจำลองมาตรฐานของจักรวาลวิทยา มีพลังงานมืดอยู่ในเอกภพปัจจุบันเป็นจำนวน 74%ของมวล-พลังงานรวมทั้งหมดในเอกภพ^[2]

รูปแบบของพลังงานมืดที่นำเสนอกันมีอยู่ 2 รูปแบบ คือ ค่าคงที่จักรวาลวิทยา (cosmological constant) อันเป็นค่าความหนาแน่นพลังงาน "คงที่" ที่แผ่อยู่ในอวกาศอย่างสม่ำเสมอ^[3] กับทฤษฎีสนามสเกลาร์ (Scalar field theory) เช่นควินเตสเซนส์หรือโมดูลิ อันเป็นปริมาณที่มีการ "เปลี่ยนแปลง" โดยความหนาแน่นของพลังงานแปรเปลี่ยนไปตามกาลและอวกาศ ส่วนหนึ่งของสนามสเกลาร์ที่มีค่าคงที่ในอวกาศนั้นถูกรวมอยู่ในค่าคงที่จักรวาลวิทยาด้วย ในทางกายภาพแล้ว ค่าคงที่จักรวาลวิทยาจะมีค่าเทียบเท่ากับพลังงานสุญญากาศ (vacuum energy) การแยกแยะการเปลี่ยนแปลงของสนามสเกลาร์ในอวกาศออกจากค่าคงที่จักรวาลวิทยาทำได้ค่อนข้างยาก เพราะการเปลี่ยนแปลงนั้นอาจเป็นไปอย่างช้ามากๆ

การตรวจวัดการขยายตัวของเอกภพอย่างละเอียดแม่นยำสูง เป็นสิ่งจำเป็นที่ต้องใช้เพื่อทำความเข้าใจว่า เหตุใดอัตราการขยายตัวของเอกภพจึงเปลี่ยนแปลงไปเมื่อเวลาผ่านไป ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป การเปลี่ยนแปลงของอัตราการขยายตัวสามารถระบุพารามิเตอร์ได้โดยอาศัย Equation of state ของจักรวาล การตรวจวัด Equation of state ของพลังงานมืดเป็นหนึ่งในความพยายามยิ่งใหญ่ที่สุดของมนุษย์ในการเฝ้าสังเกตการณ์เอกภพในปัจจุบัน

การนำค่าคงที่จักรวาลวิทยาบวกเข้าไปใน มาตรวัด FLRW มาตรฐานของจักรวาลวิทยา นำไปสู่แบบจำลองแลมบ์ดา-ซีดีเอ็ม ซึ่งถูกอ้างอิงว่าเป็น "แบบจำลองมาตรฐาน" ของจักรวาลวิทยา เพราะความสอดคล้องอย่างยิ่งของผลการคำนวณกับผลสังเกตการณ์ พลังงานมืดเป็นส่วนประกอบสำคัญยิ่งในความพยายามเมื่อไม่นานมานี้ในการสร้างแบบจำลองวงกลม (Cyclic model) สำหรับเอกภพ^[4]

อ้างอิง

1. P. J. E. Peebles and Bharat Ratra (2003). "The cosmological constant and dark energy" (subscription required). Reviews of Modern Physics. 75: 559–606. doi:10.1103/RevModPhys.75.559.
2. Hinshaw, Gary F. (April 30, 2008). "WMAP Cosmological Parameters Model: lcdm+sz+lens Data: wmap5". NASA. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2009-08-30. สืบค้นเมื่อ 2009-05-24.
3. Sean Carroll (2001). "The cosmological constant". Living Reviews in Relativity. 4: 1. doi:10.1038/nphys815-<span (inactive 2008-06-26). คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2006-10-13. สืบค้นเมื่อ 2006-09-28.{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactive as of มิถุนายน 2008 (ลิงก์)
4. L.Baum and P.H. Frampton (2007). "Turnaround in Cyclic Cosmology" (subscription required). Physical Review Letters. 98: 071301. doi:10.1103/PhysRevLett.98.071301.

แหล่งข้อมูลอื่น

• Dennis Overbye (November 2006). "9 Billion-Year-Old 'Dark Energy' Reported". The New York Times.
• "Mysterious force's long presence" BBC News online (2006) More evidence for dark energy being the cosmological constant
• "Astronomy Picture of the Day" one of the images of the Cosmic Microwave Background which confirmed the presence of dark energy and dark matter
• SuperNova Legacy Survey home page The Canada-France-Hawaii Telescope Legacy Survey Supernova Program aims primarily at measuring the equation of state of Dark Energy. It is designed to precisely measure several hundred high-redshift supernovae.
• "Report of the Dark Energy Task Force"
• "HubbleSite.org -- Dark Energy Website" Multimedia presentation explores the science of dark energy and Hubble's role in its discovery.
• "Surveying the dark side"
• "Dark energy and 3-manifold topology" Acta Physica Polonica 38 (2007), p. 3633-3639
• The Dark Energy Survey
• The Joint Dark Energy Mission เก็บถาวร 2010-09-28 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน
• Harvard: Dark Energy Found Stifling Growth in Universe, primary source
• April 2010 Smithsonian Magazine Article เก็บถาวร 2010-03-26 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน
• HETDEX Dark energy experiment