Materia oscura
La tua comprensione della materia oscura non è male, ma ecco alcuni dettagli chiarificatori. Orbite: la velocità dell'orbita di un oggetto è correlata a 2 cose: il raggio della sua orbita e la massa al suo interno. Nel sistema solare, oltre il 99% della massa è concentrata al centro, quindi il raggio è l'effetto dominante sulla velocità orbitale. Mentre guardiamo i pianeti più lontano dal sole, la loro velocità orbitale diminuisce. Nella galassia, è una storia simile, ma con l'aumentare del raggio orbitale, stai anche ottenendo sempre più massa all'interno della tua orbita poiché la galassia è piena di altre stelle. Tuttavia, ci aspetteremmo che le velocità orbitali diminuiscano mentre guardi gli oggetti verso il bordo della galassia, poiché le stelle diventano più diffuse man mano che ti allontani e non c'è abbastanza massa all'interno dell'orbita per compensare il raggio crescente. Anziché,
Ecco un esempio di una cosiddetta curva di rotazione della galassia a spirale NGC 3198 :
Senza la materia oscura, ci aspetteremmo che la velocità degli oggetti in funzione del raggio (dal centro di massa) segua la curva denominata "disco". Tuttavia, ciò che vediamo sembra essere la somma dei due contributi (il disco e il 'alone di materia oscura' che circonda questo disco), che è sovrastampato con dati reali.
Abbiamo anche prove di questa massa extra da lenti gravitazionali. Quando la luce passa da un grande oggetto come un ammasso di galassie, il suo percorso può essere piegato dalla gravità di quell'oggetto. Possiamo vedere questo effetto quando un ammasso di galassie si trova di fronte a una galassia ancora più distante, la luce dall'oggetto di sfondo viene ingrandita e distorta. Possiamo calcolare il percorso che la luce deve aver preso per apparire quando la vediamo e la massa necessaria per piegarla in quel modo non può essere spiegata solo con le stelle e il gas che vediamo nel cluster di lenti. Questo suggerisce di nuovo che c'è una massa extra che non possiamo vedere.
Energia oscura
Non sei troppo lontano con questo, con una grande distinzione: l'energia oscura è la 'forza' che sta facendo accelerare la sua espansione nell'universo . Ci aspettiamo che l'universo si espanda dal modello cosmologico del Big Bang, ma ci aspetteremmo che rallenti mentre la gravità reciproca di ogni cosa nell'universo agisce l'una sull'altra. L'energia oscura sembra essere una "pressione" su ogni parte dello spazio per espandersi, ma è molto debole ed è stata dominata dalla gravità e da altri fattori durante la maggior parte della storia dell'universo. È solo negli ultimi miliardi di anni che ha iniziato a prendere il sopravvento.
Funziona in questo modo. Immagina di avere una regione 1-D di spazio-tempo lunga 1 unità (solo per comodità). Eccolo: | -------- | Ora questa regione ha questa energia oscura "pressione di espansione" che agisce su di essa. Diciamo che sono 0,07 unità all'anno per unità. Ciò significa che ogni anno questa regione dello spaziotempo si ingrandisce del 7%. Tra 10 anni, la lunghezza sarà doppia: | -------- | -------- | Ora il fatto è che ognuna di queste regioni ha la stessa pressione di espansione di quella originale! Quindi entrambi raddoppieranno in 10 anni, quindi quelli raddoppieranno e così via. Quindi quello che succede è che ottieni una piccola espansione localmente, ma più qualcosa si allontana e più velocemente accelera lontano da te. Il vero effetto dell'energia oscura è che gli ordini di grandezza sono più piccoli, qualcosa come 67,15 ± 1,2 (km / s) / Mpc ( Wikipedia), ma significa comunque che qualsiasi galassia distante più di 4,5 Gigaparsec da noi viene attualmente portata via da noi più velocemente della velocità della luce. (Possiamo ancora vederli in questo momento perché la luce che vediamo è stata emessa molto prima che il tasso di espansione diventasse così alto.) L'espansione si somma sulle enormi distanze che vediamo nell'universo.
L'energia oscura non influenza cose come i pianeti, i sistemi solari e le galassie perché l'effetto è così debole su piccole scale che la gravità più che la contrasta. Il suo effetto può essere visto soprattutto nei vasti spazi vuoti dello spazio tra ammassi di galassie.
Spero possa aiutare!