In der Astronomie und Kosmologie versucht die Theorie der dunklen Flüssigkeit , dunkle Materie und dunkle Energie in einem gemeinsamen Rahmen zu erklären, wie der Kosmologe Alexandre Arbey 2005 vorschlug. [ 1 ] [ 2 ] Die Theorie besagt, dass dunkle Materie und dunkle Energie keine getrennten physikalischen Phänomene sind und auch keinen getrennten Ursprung haben, sondern eng miteinander verbunden sind und als zwei Aspekte einer einzigen Flüssigkeit betrachtet werden können. Auf galaktischen Skalen verhält sich die dunkle Flüssigkeit wie dunkle Materie, und auf größeren Skalen ähnelt ihr Verhalten dem der dunklen Energie.

Im Jahr 2018 schlug der Astrophysiker Jamie Farnes vor, dass eine dunkle Flüssigkeit mit negativer Masse die Eigenschaften besitzen würde, die erforderlich sind, um sowohl dunkle Materie als auch dunkle Energie zu erklären. [ 3 ] [ 4 ]

Überblick

Dunkle Flüssigkeit wird als eine spezielle Art von Flüssigkeit angenommen, deren anziehendes und abstoßendes Verhalten von der lokalen Energiedichte abhängt. In dieser Theorie verhält sich die dunkle Flüssigkeit in Regionen des Weltraums mit hoher Baryonendichte wie dunkle Materie. Die Idee ist, dass die dunkle Flüssigkeit in Gegenwart von Materie langsamer wird und sich um diese herum verfestigt. Dies zieht wiederum mehr dunkle Flüssigkeit an, die sich ebenfalls um sie herum verfestigt und so die Gravitationskraft in ihrer Nähe verstärkt. Dieser Effekt ist stets vorhanden, wird aber erst in der Nähe sehr großer Massen wie Galaxien sichtbar. Diese Beschreibung ähnelt Theorien der dunklen Materie , und ein Spezialfall der Gleichungen für dunkle Flüssigkeiten beschreibt die dunkle Materie. [ 5 ]

Andererseits sagt diese Hypothese voraus, dass sich die dunkle Flüssigkeit in Bereichen mit relativ geringer Materiekonzentration, wie den Leerräumen zwischen galaktischen Superhaufen , entspannt und einen negativen Druck annimmt. Dadurch wird die dunkle Flüssigkeit zu einer abstoßenden Kraft mit einer ähnlichen Wirkung wie die dunkle Energie .

Die Theorie der dunklen Flüssigkeit geht über die Theorie der dunklen Materie und der dunklen Energie hinaus, indem sie ein kontinuierliches Spektrum anziehender und abstoßender Eigenschaften in Abhängigkeit von der Materiedichte vorhersagt. Tatsächlich werden Spezialfälle verschiedener anderer Gravitationstheorien durch die Theorie der dunklen Flüssigkeit reproduziert, z. B. Inflation , Quintessenz , k-Essenz , f(R) , die verallgemeinerte Einstein-Äther-Theorie f(K) , MOND , TeVeS , BSTV usw. Die Theorie der dunklen Flüssigkeit legt auch neue Modelle nahe, wie beispielsweise ein bestimmtes f(K+R)-Modell, das interessante, von Rotverschiebung und Dichte abhängige Korrekturen zu MOND liefert. [ 6 ]

Vereinfachung der Annahmen

Dunkle Fluide werden nicht wie in einem Standardmodell der Strömungsmechanik analysiert , da die vollständigen Gleichungen der Strömungsmechanik derzeit noch zu komplex sind, um sie zu lösen. Ein formalisierter strömungsmechanischer Ansatz, wie das verallgemeinerte Chaplygin-Gasmodell , wäre ideal zur Modellierung dunkler Fluide, erfordert jedoch aktuell zu viele Beobachtungsdatenpunkte, um die Berechnungen durchführbar zu machen, und Kosmologen stehen nicht genügend Datenpunkte zur Verfügung. Daher wurde, wie in anderen alternativen Ansätzen zu dunkler Energie und dunkler Materie üblich, ein Vereinfachungsschritt unternommen, indem die Hypothese stattdessen mithilfe von Skalarfeldmodellen modelliert wurde. [ 2 ] [ 7 ]

Referenzen

  1. Ist es möglich , Dunkle Energie und Dunkle Materie als ein und dasselbe, einzigartige Dunkle Fluid zu betrachten? 2005. arXiv : astro-ph/0506732 . Bibcode : 2005astro.ph..6732A .
  2. ^ a b Arbey, Alexandre (2006). „Dark Fluid: a complex scalar field to unify dark energy and dark matter“. Physical Review D . 74 (4) 043516. arXiv : astro-ph/0601274 . Bibcode : 2006PhRvD..74d3516A . doi : 10.1103/PhysRevD.74.043516 . S2CID 119383364 . 
  3. ^ Farnes, J. S. (2018). „Eine vereinheitlichende Theorie der Dunklen Energie und Dunklen Materie: Negative Massen und Materieerzeugung im Rahmen eines modifizierten ΛCDM-Modells“. Astronomy and Astrophysics . 620 : A92. arXiv : 1712.07962 . Bibcode : 2018A&A...620A..92F . doi : 10.1051/0004-6361/201832898 . S2CID : 53600834 . 
  4. ^ Farnes, Jamie (17. Dezember 2018). „Bizarre ‚Dunkle Flüssigkeit‘ mit negativer Masse könnte das Universum dominieren“ . Space.com .
  5. ^ Zhao, Hongsheng; Li, Baojiu (2010). „Dark Fluid: A Unified Framework for Modified Newtonian Dynamics, Dark Matter, and Dark Energy“ . The Astrophysical Journal . 712 (1): 130–141 . arXiv : 0804.1588 . Bibcode : 2010ApJ...712..130Z . doi : 10.1088/0004-637X/712/1/130 . Abgerufen am 11. Januar 2025 .
  6. Halle , Anaelle; Zhao, HongSheng; Li, Baojiu (2008). „Störungen in einem nicht-uniformen Dunkle-Energie-Fluid: Gleichungen enthüllen Effekte modifizierter Gravitation und Dunkler Materie“. The Astrophysical Journal Supplement Series . 177 : 1–13 . arXiv : 0711.0958 . doi : 10.1086/587744 . S2CID 14155129 . 
  7. ^ Arbey, A.; Mahmoudi, F. (2007). „Ein-Schleifen-Quantenkorrekturen zu kosmologischen Skalarfeldpotentialen“. Physical Review D. 75 ( 6) 063513. arXiv : hep-th/0703053 . Bibcode : 2007PhRvD..75f3513A . doi : 10.1103/PhysRevD.75.063513 . S2CID 18310820 .