Космический сбой: ученые обнаружили аномалию гравитации Вселенной
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 GPS. Однако по мере того как ученые вооружаются более мощными и сложными технологиями, способными рассмотреть космос в беспрецедентных деталях, они видят явления, которые не могут быть объяснены с помощью теории Эйнштейна, пишет ScienceAlert.
Общая теория относительности Эйнштейна утверждает, что гравитационные эффекты обусловлены искривлением пространства-времени. Но если многократно увеличить масштаб, например, скоплений галактик, охватывающих миллиарды световых лет в поперечнике, законы теории гравитации изменятся.
«Это похоже на то, как будто сама гравитация перестает идеально соответствовать теории Эйнштейна», — комментирует Робин Вен, выпускник Университета Ватерлоо. Он вместе с коллегами пытается разгадать тайну так называемого «космического сбоя» — несоответствия в теории Эйнштейна.
Новое исследование ученых 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 собираются отказываться от общей теории относительности в ближайшее время. Это по-прежнему поразительно точная основа для понимания гравитации в меньших масштабах.
«Мы просто пытаемся понять, есть ли какие-либо отклонения в максимально возможных масштабах», — уточняет Вен. Исследовательская группа просматривала данные о космическом микроволновом фоне, когда обнаружила очевидную аномалию. Если сбой действительно существует, он мог бы помочь ученым объяснить некоторые из величайших загадок Вселенной.
Космический микроволновый фон представляет собой обширное пространство затяжного излучения, оставшееся после Большого взрыва. Ученые используют его, чтобы понять самые ранние стадии развития Вселенной и ответить на вопросы о том, как образовались первые галактики и что произошло сразу после Большого взрыва.
Вен и его коллеги использовали модель, основанную на фундаментальных физических законах, таких как общая теория относительности Эйнштейна, и сравнили предсказания своей модели о том, как должны выглядеть данные реликтового излучения, с наблюдениями в реальности. Их научная модель не соответствовала наблюдениям — тому, 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.
Поправка на 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 годами озадачивала астрономов.
«Хаббловское напряжение» относится к противоречивым измерениям скорости расширения Вселенной. Согласно стандартной модели физики, скорость расширения Вселенной должна быть везде одинаковой. Но наблюдения ближней Вселенной показывают, что скорость расширения выше, чем в регионах далекой Вселенной. Астрономы предложили несколько возможных объяснений, но пока не остановились на одном.
Снижение гравитации на 1% в больших масштабах могло бы уменьшить «хаббловское напряжение», приблизив скорость расширения Вселенной к измерениям местных наблюдений, сказал Ниайеш Афшорди, соавтор исследования и профессор астрофизики в Университете Ватерлоо. Тот факт, что этот космический сбой потенциально может помочь астрономам разрешить противоречие с Хабблом, является хорошим признаком того, что он действительно может существовать. Но это исследование не дает окончательных доказательств дефицита силы тяжести в 1% в больших масштабах.
На данный момент все еще существует вероятность того, что космический сбой может быть результатом статистической ошибки. «С учетом будущих данных в ближайшие 10 лет мы сможем увидеть, действительно ли это настоящее открытие или просто колебание из-за статистической мощности», — уточнил эксперт.
Валерио Фараони, профессор физики и временно исполняющий обязанности декана по естественным наукам в Университете Бишопа, считает, что сбой может существовать, поскольку общая теория относительности не была проверена в далекой Вселенной. «Вполне возможно, по крайней мере в принципе, что мы не понимаем гравитацию в более широком масштабе», — заявляет Фараони. Он считает, что для разрешения конфликтов между предсказаниями и реальными наблюдениями за Вселенной необходимо мыслить нестандартно.
В будущем Вен и его коллеги планируют внимательно изучить новые данные, полученные с помощью спектроскопического прибора темной энергии (DESI). DESI измеряет влияние темной энергии на скорость расширения Вселенной. Этот прибор 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. Ученые хотят выяснить, связаны ли эти два «сбоя» каким-то образом. Если ответ будет положительным, то это дало бы еще больше доказательств необходимости корректировки общей теории относительности.
Ранее самый современный и мощный космический телескоп «Джеймс Уэбб» впервые заглянул внутрь экзопланеты. Hi-Tech Mail.ru рассказал и показал, что скрывалось внутри.
