Obecne teorie mogą nie opisywać naszego Wszechświata bardzo dokładnie. Źródło zdjęcia: Muzeum Sztuk Pięknych w Brukseli i Instytut Teleskopu Kosmicznego. Kliknij, aby powiększyć
Chiński astronom z University of St Andrews dopracował przełomową teorię grawitacji Einsteina, tworząc „prostą” teorię, która mogłaby rozwiązać mroczną tajemnicę, która zaskakiwała astrofizyków przez trzy czwarte wieku.
Nowe prawo grawitacji, opracowane przez dr Hong Sheng Zhao i jego belgijskiego współpracownika, dr Benoit Famaey z Wolnego Uniwersytetu w Brukseli (ULB), ma na celu udowodnienie, czy teoria Einsteina była rzeczywiście poprawna i czy rzeczywiście istnieje tajemnica astronomiczna Ciemnej Materii. Ich badania zostały opublikowane 10 lutego w amerykańskiej Astrophysical Journal Letters. Ich formuła sugeruje, że grawitacja spada mniej gwałtownie wraz z odległością jak w Einsteinie i subtelnie zmienia się z układów słonecznych w galaktyki i we wszechświat.
Teorie fizyki grawitacji zostały po raz pierwszy opracowane przez Izaaka Newtona w 1687 r. I udoskonalone przez ogólną teorię względności Alberta Einsteina w 1905 r., Aby umożliwić zginanie światła. Choć jest to najwcześniej znana siła, grawitacja jest nadal bardzo tajemnicą, a teorie wciąż niepotwierdzone przez obserwacje astronomiczne w przestrzeni kosmicznej.
„Problem” ze złotymi prawami Newtona i Einsteina polega na tym, że chociaż działają one bardzo dobrze na ziemi, nie wyjaśniają dokładnie ruchu gwiazd w galaktykach i zginania światła. W galaktykach gwiazdy obracają się szybko wokół centralnego punktu, utrzymywanego na orbicie przez przyciąganie grawitacyjne materii w galaktyce. Jednak astronomowie stwierdzili, że poruszają się zbyt szybko, aby utrzymać ich wzajemną grawitację - więc nie wystarczy grawitacji, aby utrzymać galaktyki razem, zamiast tego gwiazdy powinny być odrzucane we wszystkich kierunkach!
Rozwiązaniem tego, zaproponowanym przez Fritza Zwicky'ego w 1933 roku, było to, że w galaktykach znajdował się niewidzialny materiał, tworzący wystarczającą grawitację, aby utrzymać galaktyki razem. Ponieważ materiał ten nie emituje światła, astronomowie nazywają go „Ciemną Materią”. Uważa się, że stanowi do 90% materii we Wszechświecie. Jednak nie wszyscy naukowcy akceptują teorię Ciemnej Materii. Konkurencyjne rozwiązanie zostało zaproponowane przez Moti Milgrom w 1983 r. I poparte przez Jacoba Bekensteina w 2004 r. Zamiast istnienia niewidzialnego materiału, Milgrom zaproponował, że astronomowie rozumieją grawitację. Zaproponował, że zwiększenie grawitacji zwykłej materii jest przyczyną tego przyspieszenia.
Od tamtej pory wielu astronomów opracowało teorię Milgroma, a dr Zhao i dr Famaey zaproponowali nowe sformułowanie swojej pracy, które rozwiązuje wiele problemów, z którymi borykały się poprzednie wersje.
Stworzyli formułę, która pozwala na ciągłą zmianę grawitacji w różnych skalach odległości i, co najważniejsze, pasuje do danych do obserwacji galaktyk. Równe dopasowanie danych galaktyk do rywalizującego paradygmatu Ciemnej Materii byłoby równie trudne jak balansowanie piłki na igle, co zmotywowało dwóch astronomów do spojrzenia na alternatywny pomysł grawitacji.
Legenda głosi, że Newton zaczął myśleć o grawitacji, gdy jabłko spadło mu na głowę, ale zdaniem dr Zhao: „Nie jest oczywiste, jak jabłko spadnie w galaktyce. Teoria pana Newtona byłaby bardzo duża - jego jabłko wyleciałoby z Drogi Mlecznej. Wysiłki zmierzające do przywrócenia jabłka na ładnej orbicie wokół galaktyki doprowadziły na przestrzeni lat do dwóch szkół myśli: Ciemnej Materii kontra nienewtonowskiej grawitacji. Cząstki ciemnej materii pochodzą naturalnie z fizyki, z pięknymi symetriami i pięknie wyjaśniają kosmologię; wydają się być wszędzie. Prawdziwa tajemnica polega na tym, jak trzymać je z dala od niektórych zakątków wszechświata. Również Dark Matter jest połączony z Dark Energy. Byłoby piękniej, gdyby istniała jedna prosta odpowiedź na wszystkie te tajemnice ”.
Dr Zhao, pracownik naukowy PPARC na University of St Andrews, School of Physics and Astronomy oraz członek Scottish Universities Physics Alliance (SUPA), kontynuował: „Zawsze istniała spora szansa, że astronomowie mogą przepisać prawo grawitacji. Stworzyliśmy nową formułę grawitacji, którą nazywamy „prostą formułą”, i która w rzeczywistości jest udoskonaleniem Milgroma i Bekensteina. Jest to zgodne z dotychczasowymi danymi dotyczącymi galaktyk, a jeśli jego prognozy zostaną dodatkowo zweryfikowane pod kątem układu słonecznego i kosmologii, może rozwiązać tajemnicę Ciemnej Materii. Możemy być w stanie odpowiedzieć na typowe pytania, takie jak to, czy teoria grawitacji Einsteina jest słuszna i czy tak zwana Ciemna Materia faktycznie istnieje ”.
„Nienewtonowska teoria grawitacji jest teraz w pełni określona we wszystkich skalach za pomocą płynnej funkcji ciągłej. Jest gotowy dla innych naukowców do sfałszowania. Nadszedł czas, aby zachować otwarty umysł na nowe pola przewidywane w naszej formule, podczas gdy będziemy kontynuować poszukiwania cząstek Ciemnej Materii. ”
Nowa formuła zostanie zaprezentowana na międzynarodowych warsztatach w Królewskim Obserwatorium w Edynburgu w kwietniu, podczas których będzie można przetestować i omówić przerobioną teorię. Dr Zhao i dr Famaey zaprezentują swoją nową formułę przed publicznością ekspertów Dark Matter i grawitacji z dziesięciu różnych krajów.
Dr Famaey skomentował: „Możliwe jest, że ani zmodyfikowana teoria grawitacji, ani teoria Ciemnej Materii, jak są one dzisiaj formułowane, nie rozwiążą wszystkich problemów dynamiki galaktycznej lub kosmologii. Prawda może zasadniczo leżeć pomiędzy, ale jest bardzo prawdopodobne, że brakuje nam czegoś fundamentalnego w grawitacji i że do rozwiązania wszystkich tych problemów potrzebne będzie radykalnie nowe podejście teoretyczne. Niemniej jednak nasza formuła jest tak atrakcyjnie prosta, że kuszące jest postrzeganie jej jako części jeszcze nieznanej fundamentalnej teorii. Wszystkie dane dotyczące galaktyk wydają się być wyjaśniane bez wysiłku ”.
Oryginalne źródło: PPARC News Release
