Grupa naukowców odkryła potencjalną „kosmiczną usterkę” w grawitacji Wszechświata, wyjaśniającą jej dziwne zachowanie w skali kosmicznej.
Przez ostatnie 100 lat fizycy polegali na teorii OTW Alberta Einsteina, aby wyjaśnić, w jaki sposób grawitacja działa we Wszechświecie. Ogólna teoria względności, potwierdzona przez niezliczone testy i obserwacje, sugeruje, że grawitacja wpływa nie tylko na trzy wymiary fizyczne, ale także na czwarty wymiar: czas.
Ten model grawitacji był niezbędny do wszystkiego, od teoretyzowania Wielkiego Wybuchu po fotografowanie czarnych dziur – powiedział Robin Wen, główny autor projektu i niedawny absolwent fizyki matematycznej Waterloo.
Ale kiedy próbujemy zrozumieć grawitację w skali kosmicznej, w skali gromad galaktyk i dalej, napotykamy na oczywiste niespójności z przewidywaniami OTW. To prawie tak, jakby sama grawitacja przestała idealnie pasować do teorii Einsteina. Nazywamy tę niespójność „kosmiczną usterką”: grawitacja staje się o około 1% słabsza, gdy mamy do czynienia z odległościami rzędu miliardów lat świetlnych.
Od ponad dwudziestu lat fizycy i astronomowie próbują stworzyć model matematyczny, który wyjaśniałby pozorne niespójności ogólnej teorii względności. Wiele z tych wysiłków miało miejsce w Waterloo, które ma długą historię najnowocześniejszych badań grawitacyjnych wynikających z ciągłej interdyscyplinarnej współpracy między matematykami stosowanymi a astrofizykami.
Prawie sto lat temu astronomowie odkryli, że Wszechświat się rozszerza – powiedział Niayesh Afshordi, profesor astrofizyki na Uniwersytecie Waterloo i badacz Perimeter Institute.
Im dalej znajdują się galaktyki, tym szybciej się poruszają, do tego stopnia, że wydają się poruszać z prędkością bliską prędkości światła, czyli maksymalną dopuszczalną przez teorię Einsteina. Nasze odkrycie sugeruje, że w takich skalach teoria Einsteina również może być niewystarczająca
Nowy model „kosmicznej usterki” opracowany przez zespół badawczy modyfikuje i rozszerza formuły matematyczne Einsteina w sposób, który rozwiązuje niespójności niektórych pomiarów kosmologicznych bez wpływu na istniejące udane zastosowania OTW.
Pomyśl o tym jak o przypisie do teorii Einsteina – powiedział Wan. Gdy osiągniesz skalę kosmiczną, obowiązują zasady i warunki.
Ten nowy model może być pierwszą wskazówką w kosmicznej zagadce, którą zaczynamy rozwiązywać w przestrzeni i czasie – powiedział Afshordi.
Wyniki badań ukazały się w czasopiśmie Journal of Cosmology and Astropartical Physics.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Źródło: Uniwersytet Waterloo
Na ilustracji: Galaktyki. Źródło: Uniwersytet Waterloo
