RW Space

За последние 100 лет бесчисленные исследования доказали, что величайшая теория Альберта Эйнштейна – его общая теория относительности – практически пуленепробиваема и способна на все: от предсказания черных дыр до управления технологией GPS.

>

Однако, поскольку учёные вооружаются более мощными и сложными технологиями, способными заглянуть в космос в беспрецедентных деталях, они видят явления, которые не могут объяснить с помощью теории Эйнштейна.

Общая теория относительности Эйнштейна утверждает, что искривление пространства-времени вызывает гравитацию. Но если увеличить масштаб до огромных масштабов, например, скоплений галактик, охватывающих миллиарды световых лет в поперечнике, законы теории гравитации Эйнштейна, похоже, изменятся.

«Как будто сама гравитация перестает идеально соответствовать Теория Эйнштейна», — заявил Робин Вен, недавний выпускник Университета Ватерлоо, в университетском пресс-релизе.

Вэнь является частью сотрудничества Университета Ватерлоо и Университета Британской Колумбии. которые стремятся разгадать загадку, называя это несоответствие в теории Эйнштейна «космическим сбоем».

Их новое исследование опубликовано в рецензируемом журнале Journal of Cosmology and Astroarticle Physics. , предполагает, что гравитация становится примерно на 1% слабее в очень больших масштабах. Если бы гравитация вела себя согласно теории Эйнштейна, то этой разницы в 1% не должно было бы существовать.

Космологи не откажутся от общей теории относительности в ближайшее время. Это по-прежнему поразительно точная основа для понимания гравитации в меньших масштабах.

«Мы не нарушаем работу GPS или черной дыры. Мы всего лишь пытались проверить, работает ли есть какие-либо отклонения в максимально возможных масштабах», — сказал Вэнь Business Insider.

Если этот сбой действительно существует, он мог бы помочь космологам объяснить некоторые из величайших загадок Вселенной.

Смягчение космологической напряженности

Исследовательская группа просматривала данные о космическом микроволновом фоне, когда обнаружила этот очевидный сбой.

Космический микроволновый фон — это обширное пространство затяжного излучения, оставшееся после Большого взрыва. Ученые используют ее, чтобы понять самые ранние стадии развития Вселенной, например, как сформировались первые галактики и что произошло сразу после Большого взрыва.

Вэнь и его коллеги использовали модель, основанную на фундаментальных физических законах, таких как теория Эйнштейна. общую теорию относительности – и сравнили предсказания своей модели о том, как должны выглядеть данные реликтового излучения, с данными наблюдений реликтового излучения.

Их научная модель не соответствовала наблюдениям – то, что мы на самом деле видим в далекой Вселенной.

Однако, когда они подправили теорию Эйнштейна, чтобы учесть дефицит гравитации в 1%, их модель стала более точно соответствовать данным наблюдений, рассказал Вэнь BI по электронной почте.

Корректировка в 1 % может показаться не такой уж большой проблемой, но ее достаточно, чтобы предположить, что теория Эйнштейна, возможно, нуждается в переосмыслении. Более того, этот сбой может помочь нам лучше понять некоторые запутанные процессы во Вселенной.

Космос, как мы его понимаем, полон напряжений. Иногда разные измерения одного и того же явления не согласуются друг с другом. Одним из примеров этого является напряжение Хаббла – проблема, которая озадачивает астрономов на протяжении многих лет.

Натяжение Хаббла относится к противоречивым измерениям скорости расширения Вселенной. Согласно нашей стандартной модели физики, скорость расширения Вселенной должна быть одинаковой везде.

Однако наблюдения соседней Вселенной показывают, что скорость расширения быстрее, чем области расширения далекую вселенную. Астрономы предложили множество возможных объяснений, но пока не остановились на одном.

Теперь, учитывая этот космический сбой, появилось новое объяснение таблица.

Снижение гравитации на 1% в больших масштабах могло бы уменьшить Хаббловское напряжение, приблизив скорость расширения Вселенной к измерениям, полученным в результате местных наблюдений, говорит Ниайеш Афшорди, соавтор исследования и профессор астрофизики Университета Ватерлоо в недавнем интервью на YouTube.

Нестандартное мышление

Тот факт, что этот космический сбой потенциально может помочь астрономам разрешить Напряжение Хаббла — хороший признак того, что оно действительно может существовать. Но это исследование не дает окончательных доказательств дефицита силы тяжести в 1% в больших масштабах, сказал Вэнь.

На данный момент все еще существует вероятность того, что этот сбой может быть результатом статистических данных. ошибка. «С учетом будущих данных в ближайшие 10 лет мы должны ожидать увидеть, является ли это на самом деле реальным обнаружением или просто колебанием из-за вашей статистической мощности», — сказал Вэнь.

Валерио Фараони , профессор физики и временно исполняющий обязанности декана Университета Бишопа, сказал BI, что вполне разумно предположить, что сбой может существовать, поскольку общая теория относительности не была проверена в далекой Вселенной.

Итак, » вполне возможно, по крайней мере в принципе, что мы не понимаем гравитацию в более широком масштабе», — сказал Фараони, который не участвовал в исследовании.

Он считает, что Чтобы разрешить конфликты между предсказаниями и наблюдениями за нашей Вселенной, нам нужно мыслить нестандартно. И это исследование космических сбоев делает именно это.

«Наверное, нам нужно что-то возмутительное», — сказал он. «Это действительно выглядит экзотично и странно. Но я думаю, что мы должны быть абсолютно открыты для всех этих странных идей».

Далее Вен и его коллеги внимательно изучат новые данные, полученные с помощью спектроскопического инструмента темной энергии ( ДЕСИ). DESI измеряет влияние темной энергии на скорость расширения Вселенной и создал самую большую на сегодняшний день трехмерную карту космоса.

Более того, DESI обнаружил, что, как и гравитация, темная энергия ведет себя не так, как ожидают астрономы в больших космологических масштабах. Вэнь хочет выяснить, связаны ли эти два «сбоя» каким-то образом, что дало бы еще больше доказательств необходимости корректировки общей теории относительности.

Но даже он скептически относится к ограничениям общей теории относительности. . «Если бы вы попросили меня сделать ставку на что-то, я бы все равно сделал ставку на GR. GR работает так хорошо, не так ли? Что касается альтернативных моделей, на данном этапе трудно сказать», — сказал он.

Эта статья была первоначально опубликована Business Insider.

Больше от Business Insider: