Спостереження за Всесвітом вказують на наявність альтернативи для теорії відносності Ейнштейна

Астрофізики вважають, що модель модифікованої гравітації краще підходить для пояснення деяких явищ у космосі, ніж може дати стандартна космологічна модель.

Учені вивчили дані спостережень за Всесвітом, отримані за допомогою інструменту DESI, встановленого на телескопі в Національній обсерваторії Кітт-Пік, США. Ці спостереження вказують на те, що альтернативна гравітація може існувати. Тобто ця модифікована гравітація відрізняється від того, як її описував Ейнштейн у своїй загальній теорії відносності. Дослідження опубліковано на сервері препринтів arXiv, пише Universe Today.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Стандартна космологічна модель, відома як Модель Лямбда-CDM, яка описує Всесвіт, заснована на чотирьох компонентах:

структура простору і часу;
звичайна матерія;
темна матерія;
темна енергія.

Із цих чотирьох компонентів астрофізики найменше розуміють природу темної енергії. У стандартній космологічній моделі темна енергія є частиною структури простору і часу, як вона описана в загальній теорії відносності Ейнштейна.

Вважається, що темна енергія є однорідною в усьому Всесвіті, сприяє його прискореному розширенню, і виражається як космологічна постійна.

Нові спостереження за космосом ставлять під сумнів існуючі теорії

Але нові спостереження, які провели вчені за Всесвітом за допомогою інструменту DESI, за допомогою якого вивчається темна енергія, показують, що швидкість розширення космосу може змінюватися з часом. Якщо інші спостереження підтвердять це, то цей факт відкриває шлях для створення іншої космологічної моделі, яка передбачає наявність модифікованої гравітації або ж альтернативної гравітації, яка не збігається з описом загальної теорії відносності Ейнштейна.

Автори нового дослідження розглянули одну з версій модифікованої гравітації, відому як теорія Хорндескі. Теорія заснована на узагальненні загальної теорії відносності Ейнштейна. Вона була заснована на принципі еквівалентності, з якого Альберт Ейнштейн вивів узагальнений опис простору-часу через те, що відомо, як метричний тензор. З цього можна вивести рівняння руху для об'єктів у гравітаційному полі, так само як закони Ньютона приводять до рівнянь руху для об'єктів під дією фізичних і гравітаційних сил.

Загальна теорія відносності є найпростішою моделлю з метричним тензором. Теорія Хорндескі є найзагальнішою моделлю з метричним тензором, і вона допускає наявність однорідного скалярного поля.

Існують особливі випадки теорії Хорндескі, такі як модель Бранса-Дікке і модель квінтесенції. Обидві ці моделі використовувалися для опису темної енергії в більш загальному вигляді, а також у деяких випадках темної матерії

Хоча спостереження за гравітаційними хвилями, скупченнями галактик та їхнім розміщенням, а також за розширенням Всесвіту мірою обмежують ці моделі, вони не виключають їх повністю.

Альтернатива для загальної теорії відносності Ейнштейна

Автори дослідження розглянули отримані інструментом DESI результати в контексті моделей Хорндескі. Зокрема, як їх можна використовувати для опису еволюції розширення космосу на основі нових даних.

Астрофізики виявили, що якщо еволюція темної енергії з часом дійсно відбувається, то модифікована гравітація може це краще пояснити, ніж стандартна космологічна модель.

За словами вчених, моделі Хорндескі працюють тільки в тому разі, якщо еволюція скалярного поля з плином часу пов'язана із запропонованою еволюцією темної матерії з плином часу. Це виключає деякі моделі Хорндескі, які використовувалися для пояснення темної матерії.

Автори дослідження стверджують, що спостереження DESI роблять теорію Хорндескі хорошою альтернативою для загальної теорії відносності Ейнштейна. Звичайно, якщо дані підтвердяться.

Як уже писав Фокус, інше дослідження, засноване на даних інструменту DESI, показує, що існує зв'язок між чорними дірами і темною енергією. Вчені вважають, що джерелом цієї загадкової сили, яка керує розширенням космосу, можуть бути якраз поглиначі матерії.

Також Фокус писав про те, що фізики з'ясували, яка сила заважала розкрити секрет кварків. Люди не можуть змінити свою природу, але кварки можуть це робити. Це називається змішування кварків, і воно залишалося загадкою, але тепер вчені знають, як її вирішити.