พลังงานมืด

ในการศึกษาจักรวาลวิทยาเชิงกายภาพ ดาราศาสตร์ และกลศาสตร์ท้องฟ้า พลังงานมืด () คือพลังงานในสมมุติฐานที่แผ่อยู่ทั่วไปในอวกาศและมีแนวโน้มจะเพิ่มสูงขึ้นตามอัตราการขยายตัวของเอกภพ พลังงานมืดเป็นวิธีที่นิยมมากที่สุดในการใช้อธิบายถึงผลสังเกตการณ์และการทดลองมากมายอันแสดงถึงลักษณะที่เอกภพปรากฏตัวอยู่ในลักษณะการขยายตัวออกอย่างมีอัตราเร่ง ในแบบจำลองมาตรฐานของจักรวาลวิทยา มีพลังงานมืดอยู่ในเอกภพปัจจุบันเป็นจำนวน 74%ของมวล-พลังงานรวมทั้งหมดในเอกภพ

รูปแบบของพลังงานมืดที่นำเสนอกันมีอยู่ 2 รูปแบบ คือ ค่าคงที่จักรวาลวิทยา (cosmological constant) อันเป็นค่าความหนาแน่นพลังงาน "คงที่" ที่แผ่อยู่ในอวกาศอย่างสม่ำเสมอ 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

อ้างอิง

แหล่งข้อมูลอื่น 

"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 
Harvard: Dark Energy Found Stifling Growth in Universe, primary source
April 2010 Smithsonian Magazine Article 
HETDEX Dark energy experiment

พลังงานในฟิสิกส์
จักรวาลวิทยาเชิงกายภาพ
ปัญหาทางดาราศาสตร์ที่ยังแก้ไม่ได้
ปัญหาทางฟิสิกส์ที่ยังแก้ไม่ได้