Symulowana galaktyka wizualizowana z góry, z ciemnymi obszarami środkowymi odpowiadającymi siłom standardowym i jasnożółtymi obszarami odpowiadającymi siłom zmodyfikowanym.
(Zdjęcie: © Christian Arnold / Baojiu Li / Durham University.)
Grupa naukowców stworzyła komputerową symulację wszechświata, aby przetestować alternatywną teorię ogólnej teorii względności Alberta Einsteina.
Ich badania wykazały, że galaktyki podobne do naszej Drogi Mlecznej mogą wciąż formować się we wszechświecie ze zmodyfikowanymi prawami grawitacji, co sugeruje, że teoria względności nie jest jedynym sposobem wyjaśnienia roli grawitacji w ewolucji wszechświata.
Fizycy z Uniwersytetu Durham w Anglii stworzyli symulacje komputerowe przy użyciu wiodącego alternatywnego modelu grawitacji o nazwie „f (R) -grawitacja”, znanego również jako „teoria kameleona”, która zmienia zachowanie grawitacji w zależności od otaczającego środowiska. Symulacje wykazały, że zmodyfikowany model grawitacji może nadal prowadzić do powstawania galaktyk.
„Zmodyfikowane teorie grawitacji, w tym teoria kameleona, były badane przez społeczność przez jakiś czas, a wiele ich przewidywań było znanych”, Baojiu Li, fizyk z Institute for Computational Cosmology na Uniwersytecie Durham i współautor o nowym badaniu, powiedział Space.com. „Jednak większość tych wcześniejszych badań została przeprowadzona z krytycznym uproszczeniem - założeniem, że wszechświat zawiera tylko ciemną materię, a nie materię świecącą”.
Li powiedział, że jednym z pytań bez odpowiedzi w kosmologii jest powód rozszerzania się wszechświata, a inne modele próbowały odpowiedzieć na to pytanie, wprowadzając nieznaną siłę zwaną ciemną energią. Ta stała siła w teorii ogólnej teorii względności może wyjaśniać ekspansję wszechświata, ale czyni to poprzez włączenie ogromnej ilości ciemnej materii, której nie można zaobserwować i która nie jest potwierdzona.
Naukowcy uważają, że około 68% wszechświata składa się z ciemnej energii, podczas gdy ciemna materia stanowi 27%; normalna materia, obejmująca ciała, które są dla nas widoczne, takie jak planety, gwiazdy i galaktyki, stanowi około 5%.
„Jednak alternatywy dla stałej kosmologicznej, które wyjaśniają przyspieszenie ekspansji poprzez modyfikację prawa grawitacji, takie jak grawitacja f (R), są również szeroko rozważane, biorąc pod uwagę, jak mało wiadomo o ciemnej energii”, dodał Li.
W badaniu przyjrzano się również wpływowi zmodyfikowanej grawitacji na supermasywne czarne dziury, które wyrzucają ciepło i materiał, który wypala gaz potrzebny do utworzenia gwiazd. Energia emitowana z czarnych dziur zasila również jądra znajdujące się w galaktykach, a zatem odgrywa ważną rolę w tworzeniu galaktyk.
Jednak odkrycia sugerują, że nawet przy różnych prawach grawitacji zmniejszających ilość ciepła wyrzucanego przez czarne dziury, galaktyki wciąż formują się w symulowanym modelu wszechświata, tak jak robią to w rzeczywistym wszechświecie.
„Samo badanie nie mówi nic o ważności ogólnej teorii względności, ale wskazuje na możliwe rzeczy, na które można spojrzeć, próbując odróżnić teorię kameleona od ogólnej teorii względności z przyszłymi danymi” - powiedział Li.
Naukowcy planują przetestować swoje obserwacje za pomocą Square Kilometer Array, grupy radioteleskopów zlokalizowanych w Australii i Południowej Afryce, których uruchomienie planowane jest do połowy 2020 r.
Badanie zostało opublikowane w Nature Astronomy 8 lipca.
- Teoria grawitacji Einsteina przechodzi najtrudniejszy test do tej pory
- 100 lat temu, eksperyment całkowitego zaćmienia słońca potwierdził teorię względności Einsteina
- „Słoneczna soczewka grawitacyjna” może doprowadzić egzoplanety do ostrego ogniskowania
