Темна матерія
Ваше розуміння темної матерії непогано, але ось кілька уточнюючих деталей. Орбіти: швидкість орбіти об'єкта пов'язана з двома речами: радіусом його орбіти і масою всередині нього. У Сонячній системі понад 99% маси зосереджено в центрі, тому радіус є домінуючим впливом на швидкість орбіти. Коли ми дивимось на планети далі від сонця, їх орбітальна швидкість зменшується. У галактиці це аналогічна історія, але зі збільшенням орбітального радіуса ви також отримуєте все більшу масу всередині своєї орбіти, оскільки галактика повна інших зірок. Незважаючи на це, ми очікуємо, що орбітальна швидкість знизиться, коли ви дивитесь на об'єкти до краю галактики, оскільки зірки стають все більш дифузними, коли ви рухаєтесь назовні, і всередині орбіти не вистачає маси, щоб компенсувати зростаючий радіус. Натомість
Ось приклад так званої кривої обертання спіральної галактики NGC 3198 :
Без темної матерії ми могли б очікувати, що швидкість об єктів як функція радіуса (від центру маси) буде слідувати кривій, позначеній як «диск». Однак те, що ми бачимо, є сумою двох внесків (диск і «ореол темної матерії», який оточує цей диск), що перенаселено фактичними даними.
Ми також маємо дані про додаткову масу гравітаційних лінз. Коли світло проходить повз великий об’єкт, як кластер галактики, його шлях може зігнутися за рахунок сили тяжіння цього об'єкта. Цей ефект ми можемо побачити, коли скупчення галактик знаходиться перед ще більш віддаленою галактикою, світло від фонового об'єкта збільшується і спотворюється. Ми можемо обчислити шлях, який повинно було пройти світло, таким, як ми його бачимо, і масу, необхідну для його згинання, таким чином не можна вважати лише зірками та газом, які ми бачимо в кластері лінз. Це ще раз говорить про те, що є зайва маса, яку ми не можемо побачити.
Темна енергія
Вам не надто далеко з цією, з однією головною відмінністю: Темна енергія - це «сила», яка змушує Всесвіт прискорити своє розширення. Ми очікуємо, що Всесвіт розширюється від космологічної моделі Великого вибуху, але ми сподіваємось, що вона сповільниться, оскільки взаємна гравітація всього у Всесвіті діяла один на одного. Темна енергія, здається, є "тиском" на кожну частину космосу, щоб розширитись, але вона дуже слабка і в ній переважають гравітація та інші фактори протягом більшої частини історії Всесвіту. Лише за останні кілька мільярдів років його почали перебирати.
Це працює щось подібне. Уявіть, що у вас 1-D область простору часу 1 одиниця (тільки для зручності). Ось це: | -------- | Зараз у цьому регіоні діє ця «темп енергії розширення» темної енергії. Скажімо, це 0,07 одиниць на рік на одиницю. Це означає, що з кожним роком ця область простору часу збільшується на 7%. Через 10 років довжина буде подвоєною: | -------- | -------- | Тепер річ у тому, що кожен з цих регіонів має такий же тиск розширення, як і вихідний! Тож обидва подвоїтимуться за 10 років, а потім вони подвоїться тощо. Тож, що трапляється, ви отримуєте невелике розширення локально, але чим далі щось стає тим швидше, воно прискорюється від вас. Реальний ефект темної енергії на порядок менший, щось на зразок 67,15 ± 1,2 (км / с) / Мпц ( Вікіпедія), але це все ще означає, що будь-які галактики, розташовані на відстані понад 4,5 гігапарсеків від нас, в даний час віддаляються від нас швидше, ніж швидкість світла. (Ми все ще можемо їх бачити зараз, тому що світло, яке ми бачимо, випромінювалося задовго до того, як швидкість розширення набула такого високого рівня.) Розширення збільшується на величезні відстані, які ми бачимо у Всесвіті.
Темна енергія не впливає на такі речі, як планети, сонячні системи та галактики, оскільки ефект настільки слабкий на малих масштабах, що гравітація більше, ніж протидіє їй. Цей ефект здебільшого можна побачити на величезному порожньому просторі між кластерами галактик.
Сподіваюся, що це допомагає!