Badanie „kosmicznej nierównowagi” grawitacji

Jesteśmy o krok bliżej zrozumienia tajemnic leżących na krańcach wszechświata.

Grupa badaczy ds Uniwersytetu Waterloo Naukowcy wraz z Uniwersytetem Kolumbii Brytyjskiej odkryli możliwą „kosmiczną usterkę” w grawitacji Wszechświata, która wyjaśnia jego dziwne zachowanie na poziomie kosmicznym.

Przez ostatnie 100 lat fizycy opierali się na „ogólnej teorii względności” Alberta Einsteina, aby wyjaśnić, jak grawitacja działa w całym wszechświecie. Ogólna teoria względności, potwierdzona niezliczonymi testami i obserwacjami, wskazuje, że grawitacja wpływa nie tylko na trzy wymiary fizyczne, ale także na czwarty wymiar: czas.

„Ten model grawitacyjny był niezbędny we wszystkim, począwszy od endoskopii wielka eksplozja Robin Wynn, główny autor projektu, absolwent fizyki matematycznej na Uniwersytecie Waterloo, powiedział:

Wyzwania na skalę globalną

„Ale kiedy próbujemy zrozumieć grawitację na poziomie kosmicznym, na poziomie gromad galaktyk i poza nią, napotykamy wyraźne sprzeczności z przewidywaniami ogólnej teorii względności. To tak, jakby sama grawitacja całkowicie przestała odpowiadać teorii Einsteina. Nazywamy to sprzecznością „błąd kosmologiczny”.” „Grawitacja staje się o około 1% słabsza, gdy mamy do czynienia z odległościami miliardów lat świetlnych.”

Od ponad dwudziestu lat fizycy i astronomowie próbują stworzyć model matematyczny wyjaśniający pozorne sprzeczności w ogólnej teorii względności. Wiele z tych wysiłków podjęto w Waterloo, które może poszczycić się długą historią nowatorskich badań grawitacyjnych wynikających z ciągłej interdyscyplinarnej współpracy między matematykami stosowanymi i astrofizykami.

Kontekst historyczny i wysiłki badawcze

„Niemal sto lat temu astronomowie odkryli, że nasz wszechświat się rozszerza” – powiedział Niayesh Afshordi, profesor astrofizyki na Uniwersytecie Waterloo i badacz w Perimeter Institute.

„Im dalej znajdują się galaktyki, tym szybciej się poruszają, aż do punktu, w którym wydaje się, że poruszają się z prędkością bliską prędkości światła, czyli maksymalnej, na jaką pozwala teoria Einsteina. Nasze odkrycia sugerują, że teoria Einsteina w tych samych skalach również może być niewystarczające.”

Modyfikowanie teorii Einsteina

Nowy model „błądu kosmologicznego” opracowany przez zespół badawczy modyfikuje i rozszerza wzory matematyczne Einsteina w sposób, który eliminuje niespójność niektórych pomiarów kosmologicznych, nie wpływając przy tym na obecnie udane zastosowania ogólnej teorii względności.

„Potraktuj to jako przypis do teorii Einsteina” – powiedziała Wen. „Gdy dotrzesz do Królestwa Kosmicznego, obowiązują zasady i warunki.”

„Ten nowy model może być dopiero pierwszym dowodem w kosmicznej zagadce, którą zaczynamy rozwikłać w przestrzeni i czasie” – powiedział Afshordi.

Badanie zatytułowane „A Universal Gravity Flaw” ukazuje się w: Journal of Cosmology i Astrofizyki Cząstek.

Odniesienie: „Cosmic Gravity Glitch” autorstwa Robina Y. Wena, Lucasa T. Hergeta, Niayesha Afshordiego i Douglasa Scotta, 20 marca 2024 r., Journal of Cosmology i Astrofizyki Cząstek.
doi: 10.1088/1475-7516/2024/03/045