Ο προσομοιωμένος γαλαξίας οπτικοποιήθηκε από πάνω, με τις σκοτεινές κεντρικές περιοχές να αντιστοιχούν στις τυπικές δυνάμεις και τις φωτεινές κίτρινες περιοχές που αντιστοιχούν στις τροποποιημένες δυνάμεις.
(Εικόνα: © Christian Arnold / Baojiu Li / Durham University.)
Μια ομάδα επιστημόνων δημιούργησε μια προσομοίωση υπολογιστή του σύμπαντος για να δοκιμάσει μια εναλλακτική θεωρία στη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν.
Η μελέτη τους διαπίστωσε ότι γαλαξίες παρόμοιοι με τον δικό μας Γαλαξία θα μπορούσαν να σχηματιστούν στο σύμπαν με τροποποιημένους νόμους της βαρύτητας, υποδηλώνοντας ότι η θεωρία της σχετικότητας δεν είναι ο μόνος τρόπος για να εξηγηθεί ο ρόλος της βαρύτητας στην εξέλιξη του σύμπαντος.
Οι φυσικοί από το Πανεπιστήμιο Durham στην Αγγλία δημιούργησαν προσομοιώσεις υπολογιστών χρησιμοποιώντας ένα κορυφαίο εναλλακτικό μοντέλο για τη βαρύτητα που ονομάζεται «f (R) -gravity», επίσης γνωστό ως «Θεωρία χαμαιλεόντων», το οποίο μεταβάλλει τη συμπεριφορά της βαρύτητας σύμφωνα με το περιβάλλον. Οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι το τροποποιημένο μοντέλο βαρύτητας θα μπορούσε ακόμη να οδηγήσει σε σχηματισμό γαλαξιών.
"Οι τροποποιημένες θεωρίες βαρύτητας, συμπεριλαμβανομένης της Θεωρίας του Χαμαιλέοντα, είχαν μελετηθεί από την κοινότητα για λίγο και ήταν γνωστές πολλές από τις προβλέψεις τους", δήλωσε ο Baojiu Li, φυσικός στο Ινστιτούτο Υπολογιστικής Κοσμολογίας στο Πανεπιστήμιο Durham και συν-συγγραφέας της νέας μελέτης, δήλωσε στο Space.com. "Ωστόσο, η πλειονότητα αυτών των προηγούμενων μελετών πραγματοποιήθηκε με κριτική απλοποίηση - η υπόθεση ότι το σύμπαν περιέχει μόνο σκοτεινή ύλη και όχι φωτεινή ύλη."
Ένα από τα αναπάντητα ερωτήματα στην κοσμολογία είναι ο λόγος που το σύμπαν επεκτείνεται, είπε ο Λι και άλλα μοντέλα προσπάθησαν να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα εισάγοντας μια άγνωστη δύναμη που ονομάζεται σκοτεινή ενέργεια. Αυτή η σταθερή δύναμη στη θεωρία της γενικής σχετικότητας μπορεί να εξηγήσει την επέκταση του σύμπαντος, αλλά το κάνει συμπεριλαμβάνοντας μια τεράστια ποσότητα σκοτεινής ύλης που δεν μπορεί να παρατηρηθεί και παραμένει ανεπιβεβαίωτη.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι περίπου το 68% του σύμπαντος αποτελείται από σκοτεινή ενέργεια, ενώ η σκοτεινή ύλη αποτελεί το 27%. Η κανονική ύλη, η οποία περιλαμβάνει σώματα που είναι ορατά σε εμάς, όπως πλανήτες, αστέρια και γαλαξίες, αποτελεί περίπου το 5%.
"Ωστόσο, εναλλακτικές λύσεις για μια κοσμολογική σταθερά, οι οποίες εξηγούν την επιταχυνόμενη επέκταση τροποποιώντας τον νόμο της βαρύτητας, όπως η β (β) βαρύτητα, εξετάζονται επίσης ευρέως δεδομένου του πόσο λίγα είναι γνωστά για τη σκοτεινή ενέργεια", πρόσθεσε ο Λι.
Η μελέτη εξέτασε επίσης την επίδραση της τροποποιημένης βαρύτητας στις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι οποίες εκτοξεύουν θερμότητα και υλικό που καίει στο αέριο που απαιτείται για να σχηματίσουν αστέρια. Η ενέργεια που εκπέμπεται από τις μαύρες τρύπες τροφοδοτεί επίσης πυρήνες που βρίσκονται στους γαλαξίες και επομένως παίζει σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό γαλαξιών.
Ωστόσο, τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι, ακόμη και με διαφορετικούς νόμους βαρύτητας που μειώνουν την ποσότητα θερμότητας που εκτοξεύεται από μαύρες τρύπες, οι γαλαξίες εξακολουθούν να σχηματίζονται στο προσομοιωμένο μοντέλο του σύμπαντος, όπως κάνουν στο πραγματικό σύμπαν.
"Η ίδια η μελέτη δεν λέει τίποτα για την εγκυρότητα της γενικής σχετικότητας, αλλά επισημαίνει πιθανά πράγματα που μπορεί κανείς να εξετάσει όταν προσπαθεί να διακρίνει τη Θεωρία του Χαμαιλέοντα από τη γενική σχετικότητα με μελλοντικά δεδομένα", δήλωσε ο Λι.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν να δοκιμάσουν τις παρατηρήσεις τους μέσω του Square Kilometer Array, μιας ομάδας ραδιοτηλεσκοπίων που βρίσκονται στην Αυστραλία και τη Νότια Αφρική και έχουν προγραμματιστεί να τεθούν σε λειτουργία έως τα μέσα του 2020.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Nature Astronomy στις 8 Ιουλίου.
- Η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν περνά την πιο δύσκολη δοκιμή μέχρι σήμερα
- 100 χρόνια πριν, ένα πείραμα συνολικής ηλιακής έκλειψης επιβεβαίωσε τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν
- Ο «φακός ηλιακής βαρύτητας» θα μπορούσε να φέρει τους εξωπλανήτες σε έντονη εστίαση
