Οι τρέχουσες θεωρίες μπορεί να μην περιγράφουν το Σύμπαν μας με μεγάλη ακρίβεια. Πιστωτική εικόνα: Μουσείο Καλών Τεχνών των Βρυξελλών και Ινστιτούτο Διαστημικού Τηλεσκοπίου. Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Ένας Κινέζος αστρονόμος από το Πανεπιστήμιο του Αγίου Ανδρέα έχει βελτιώσει την πρωτοποριακή θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν, δημιουργώντας μια «απλή» θεωρία που θα μπορούσε να λύσει ένα σκοτεινό μυστήριο που μπερδεύει τους αστροφυσικούς για τα τρία τέταρτα ενός αιώνα.
Ένας νέος νόμος για τη βαρύτητα, που αναπτύχθηκε από τον Δρ Hong Sheng Zhao και τον Βέλγο συνεργάτη του Δρ Benoit Famaey του Ελεύθερου Πανεπιστημίου των Βρυξελλών (ULB), στοχεύει να αποδείξει εάν η θεωρία του Αϊνστάιν ήταν στην πραγματικότητα σωστή και αν υπάρχει πραγματικά το αστρονομικό μυστήριο του Dark Matter. Η έρευνά τους δημοσιεύθηκε στις 10 Φεβρουαρίου στο Astrophysical Journal Letters με έδρα τις ΗΠΑ. Η φόρμουλά τους υποδηλώνει ότι η βαρύτητα μειώνεται λιγότερο απότομα με την απόσταση όπως στον Αϊνστάιν, και αλλάζει διακριτικά από τα ηλιακά συστήματα στους γαλαξίες και στο σύμπαν.
Οι θεωρίες της φυσικής της βαρύτητας αναπτύχθηκαν για πρώτη φορά από τον Isaac Newton το 1687 και βελτιώθηκαν από τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Albert Einstein το 1905 για να επιτρέψουν την κάμψη του φωτός. Ενώ είναι η πιο γνωστή δύναμη, η βαρύτητα εξακολουθεί να αποτελεί μυστήριο με τις θεωρίες που δεν επιβεβαιώνονται από αστρονομικές παρατηρήσεις στο διάστημα.
Το «πρόβλημα» με τους χρυσούς νόμους του Νεύτωνα και του Αϊνστάιν είναι ενώ λειτουργούν πολύ καλά στη γη, δεν εξηγούν με ακρίβεια την κίνηση των άστρων στους γαλαξίες και την κάμψη του φωτός. Στους γαλαξίες, τα αστέρια περιστρέφονται γρήγορα γύρω από ένα κεντρικό σημείο, συγκρατημένα σε τροχιά από τη βαρυτική έλξη της ύλης στον γαλαξία. Ωστόσο, οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι κινούνταν πολύ γρήγορα για να συγκρατηθούν από την αμοιβαία βαρύτητά τους - οπότε δεν υπάρχει αρκετή βαρύτητα για να συγκρατούν τους γαλαξίες, αλλά τα αστέρια πρέπει να απορρίπτονται προς όλες τις κατευθύνσεις!
Η λύση σε αυτό, που πρότεινε ο Fritz Zwicky το 1933, ήταν ότι υπήρχε αόρατο υλικό στους γαλαξίες, που αποτελούσε αρκετή βαρύτητα για να συγκρατήσει τους γαλαξίες. Καθώς αυτό το υλικό δεν εκπέμπει κανένα φως, οι αστρονόμοι δεν το αποκαλούν «Dark Matter». Θεωρείται ότι αντιπροσωπεύει έως και 90% της ύλης στο Σύμπαν. Ωστόσο, δεν δέχονται όλοι οι επιστήμονες τη θεωρία του Dark Matter. Μια ανταγωνιστική λύση προτάθηκε από τον Moti Milgrom το 1983 και υποστηρίχθηκε από τον Jacob Bekenstein το 2004. Αντί της ύπαρξης αόρατου υλικού, ο Milgrom πρότεινε ότι η κατανόηση της βαρύτητας από τους αστρονόμους ήταν λανθασμένη. Πρότεινε ότι η αύξηση της βαρύτητας της συνηθισμένης ύλης είναι η αιτία αυτής της επιτάχυνσης.
Η θεωρία του Milgrom επεξεργάστηκε αρκετοί αστρονόμοι από τότε και ο Δρ Zhao και ο Δρ Famaey πρότειναν μια νέα διατύπωση του έργου του που ξεπερνά πολλά από τα προβλήματα που έχουν αντιμετωπίσει οι προηγούμενες εκδόσεις.
Έχουν δημιουργήσει έναν τύπο που επιτρέπει τη βαρύτητα να αλλάζει συνεχώς σε διάφορες κλίμακες απόστασης και, το πιο σημαντικό, ταιριάζει στα δεδομένα για τις παρατηρήσεις των γαλαξιών. Το να ταιριάζει τα δεδομένα των γαλαξιών εξίσου καλά στο αντίπαλο παράδειγμα Dark Matter θα ήταν τόσο δύσκολο όσο η εξισορρόπηση μιας μπάλας σε μια βελόνα, η οποία κίνησε τους δύο αστρονόμους να εξετάσουν μια εναλλακτική ιδέα βαρύτητας.
Ο θρύλος λέει ότι ο Νεύτωνας άρχισε να σκέφτεται τη βαρύτητα όταν ένα μήλο έπεσε στο κεφάλι του, αλλά σύμφωνα με τον Δρ Zhao, «δεν είναι προφανές πώς ένα μήλο θα πέσει σε έναν γαλαξία. Η θεωρία του κ. Νεύτωνα θα ήταν πολύ μεγάλη - το μήλο του θα πετούσε έξω από τον Γαλαξία μας. Οι προσπάθειες για την αποκατάσταση του μήλου σε μια ωραία τροχιά γύρω από τον γαλαξία οδήγησαν τα χρόνια σε δύο σχολές σκέψεων: Dark Matter έναντι non-Newtonian gravity. Τα σωματίδια Dark Matter προέρχονται φυσικά από τη φυσική, με όμορφες συμμετρίες και εξηγούν όμορφα την κοσμολογία. τείνουν να είναι παντού. Το πραγματικό μυστήριο είναι πώς να τα κρατήσετε μακριά από κάποιες γωνιές του σύμπαντος. Επίσης, το Dark Matter έρχεται μαζί με τη Dark Energy. Θα ήταν πιο όμορφο αν υπήρχε μια απλή απάντηση σε όλα αυτά τα μυστήρια ».
Ο Δρ Zhao, ανώτερος συνεργάτης του PPARC στο Πανεπιστήμιο του St Andrews, Σχολή Φυσικής και Αστρονομίας, και μέλος της Συμμαχίας Φυσικής Πανεπιστημίων της Σκωτίας (SUPA), συνέχισε: «Υπήρχε πάντα μια δίκαιη πιθανότητα οι αστρονόμοι να ξαναγράψουν το νόμο της βαρύτητας. Έχουμε δημιουργήσει μια νέα φόρμουλα για τη βαρύτητα που ονομάζουμε «απλή φόρμουλα» και η οποία είναι στην πραγματικότητα μια βελτίωση των Milgrom και Bekenstein's. Είναι συνεπές με τα δεδομένα γαλαξιών μέχρι στιγμής και εάν οι προβλέψεις του επαληθευτούν περαιτέρω για το ηλιακό σύστημα και την κοσμολογία, θα μπορούσε να λύσει το μυστήριο του Dark Matter. Μπορεί να είμαστε σε θέση να απαντήσουμε σε κοινές ερωτήσεις, όπως εάν η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν είναι σωστή και αν το λεγόμενο Dark Matter υπάρχει στην πραγματικότητα ».
«Μια θεωρία βαρύτητας που δεν αφορά τη Νεύτωνα έχει πλέον καθοριστεί πλήρως σε όλες τις κλίμακες με μια ομαλή συνεχή λειτουργία. Είναι έτοιμο για ψευδείς επιστήμονες. Είναι καιρός να διατηρήσουμε ανοιχτό μυαλό για νέα πεδία που προβλέπονται στον τύπο μας ενώ συνεχίζουμε την αναζήτηση για σωματίδια Dark Matter. "
Η νέα φόρμουλα θα παρουσιαστεί σε ένα διεθνές εργαστήριο στο Βασιλικό Αστεροσκοπείο του Εδιμβούργου τον Απρίλιο, στο οποίο θα δοθεί η ευκαιρία να δοκιμάσουν και να συζητήσουν την αναθεωρημένη θεωρία. Ο Δρ Zhao και ο Δρ Famaey θα παρουσιάσουν τη νέα τους φόρμουλα σε ένα κοινό Dark Matter και εμπειρογνώμονες βαρύτητας από δέκα διαφορετικές χώρες.
Ο Δρ Famaey σχολίασε «Είναι πιθανό ούτε η τροποποιημένη θεωρία βαρύτητας, ούτε η θεωρία του Dark Matter, όπως διατυπώνονται σήμερα, να λύσουν όλα τα προβλήματα της γαλαξιακής δυναμικής ή της κοσμολογίας. Η αλήθεια θα μπορούσε κατ 'αρχήν να βρίσκεται μεταξύ τους, αλλά είναι πολύ εύλογο ότι χάνουμε κάτι θεμελιώδες για τη βαρύτητα και ότι θα χρειαστεί μια ριζικά νέα θεωρητική προσέγγιση για την επίλυση όλων αυτών των προβλημάτων. Ωστόσο, η φόρμουλά μας είναι τόσο ελκυστικά απλή που είναι δελεαστικό να το δούμε ως μέρος μιας άγνωστης θεμελιώδους θεωρίας. Όλα τα γαλαξιακά δεδομένα φαίνεται να εξηγούνται αβίαστα ».
Αρχική πηγή: Δελτίο Τύπου PPARC
