암흑 에너지
우주 팽창을 가속시키는 우주론의 알려지지 않은 속성 / From Wikipedia, the free encyclopedia
물리 우주론과 천문학에서, 암흑 에너지(Dark energy)는 우주에 가장 큰 규모로 영향을 미치는 알려지지 않은 에너지 형태이다. 그것의 존재에 대한 최초의 관측 증거는 우주가 일정한 속도로 팽창하지 않는다는 것을 보여주는 초신성들의 측정들에서 나왔는데, 그것은 우주가 일정한 속도로 팽창하는 것이 아니라; 오히려, 우주의 팽창이 가속화되고 있음을 보여주었다.[1][2] 우주의 진화를 이해하려면 시작 조건과 구성에 대한 지식이 필요하다. 이러한 관측들 이전에는, 과학자들은 우주의 모든 물질과 에너지의 형태들은 시간이 지남에 따라 팽창 속도를 늦출 뿐이라고 생각했다. 우주 마이크로파 배경(CMB)의 측정들은 우주가 뜨거운 대폭발(빅뱅)에서 시작되었음을 시사하며, 이로부터 일반 상대성이론은 그의 진화와 또한 그에 따른 거대 규모 운동을 설명한다. 어떤 새로운 형태의 에너지를 도입하지 않고는, 가속하는 우주의 팽창을 설명할 어떠한 방법도 없었다. 1990년대부터, 암흑 에너지는 가속화된 팽창을 설명하는 가장 받아들여진 전제였다. 2021년 현재, 암흑 에너지의 근본적인 성질을 이해하기 위한 활발한 우주론 연구의 영역들이 있다.[3] 우주론의 ΛCDM 모형(람다-CDM 모형)이 옳다고 가정할 때[4] 2013년 현재, 최고의 당시 측정들은 암흑 에너지가 오늘날 관측 가능한 우주의 총 에너지의 68%를 차지한다는 것을 나타낸다. 암흑 물질과 일반(중입자) 물질의 질량-에너지는, 각각, 26%와 5%를 기여하며, 또한 중성미자들과 광자들과 같은 다른 구성 요소들은 매우 적은 양에 기여한다.[5][6][7][8] 암흑 에너지의 밀도는 매우 낮다: (~ g/cm3), 은하 내 일반 물질이나 암흑 물질의 밀도보다 훨씬 작다. 그렇지만, 그것은 공간 전체에 걸쳐 균일하기 때문에 우주의 질량-에너지 함량을 지배한다.[9][10][11]
암흑 에너지의 두 가지 제안된 형태는 우주상수[12][13](공간을 균일하게 채우는 일정한 에너지 밀도를 나타내는)와 또한 퀸테선스 또는 모듈리(moduli)와 같은 스칼라 장들 (시간과 공간에 따라 에너지 밀도가 달라지는 동적 양들)이다. 공간에서 일정한 스칼라 장들로부터 기여는 일반적으로 우주 상수에도 포함된다. 우주상수는 공간의 영점 복사, 즉, 진공 에너지(vacuum energy)와 동일하게 공식화될 수 있다.[14] 그렇지만, 공간에서 변화하는 스칼라 장들은 그 변화가 연장될 수 있기 때문에 한 우주상수와 구별하기 어려울 수 있다.
일치 우주론의 장난감 모형(toy model) 특성으로 인해서, 일부 전문가들은[15] 실제 우주의 모든 축척들에서 구조에 대한 보다 정확한 일반 상대론적 처리[16]가 암흑 에너지를 불러올 필요성을 없앨 수 있다고 믿는다. 불균질 우주론은, 구조 형성의 역-반응(back-reaction)을 거리 함수(metric)로 설명하려고 하며, 일반적으로 우주의 에너지 밀도에 대한 암흑 에너지의 어떤 기여도 인정하지 않는다.