Хаббл глубокое поле зрения. Изображение предоставлено: Хаббл. Нажмите, чтобы увеличить.
Космологи из Принстонского университета объявили о новом методе, чтобы понять, почему ускоряется расширение Вселенной. Предложенная методика сможет определить, является ли космическое ускорение следствием неизвестной до сих пор формы Темной энергии во вселенной или является признаком нарушения теории относительности Эйнштейна в очень больших масштабах вселенной. Результат был представлен сегодня главным исследователем, доктором Мустафой Ишаком-Бушаки, научным сотрудником в Принстонском университете в Нью-Джерси, на заседании Канадского астрономического общества в Монреале, штат Северная Каролина.
«Ускоряющееся расширение Вселенной представляет собой одну из самых интригующих и сложных проблем в астрофизике. Более того, это связано с проблемами во многих других областях физики. Наша исследовательская работа направлена на ограничение различных возможных причин этого ускорения ». говорит доктор Ишак-Бушаки.
За последние 8 лет несколько независимых астрономических наблюдений показали, что расширение Вселенной вступило в фазу ускорения. Открытие этого ускорения стало неожиданностью для астрофизиков, которые ожидали измерить замедление расширения, вызванное гравитационным притяжением обычной материи во вселенной.
Чтобы объяснить космическое ускорение, теоретические космологи ввели понятие нового энергетического компонента, который будет составлять две трети всей плотности энергии вселенной, и который скорее гравитационно отталкивающий, чем привлекательный. Этот компонент был назван темной энергией.
Темная Энергия реальна? «Мы не знаем, - комментирует профессор Дэвид Спергель из Принстона. «Это может быть совершенно новая форма энергии или наблюдательный признак несостоятельности теории общей теории относительности Эйнштейна. В любом случае, его существование окажет глубокое влияние на наше понимание пространства и времени. Наша цель - уметь различать два случая ».
Простейшим случаем Темной Энергии является космологическая постоянная, которую Эйнштейн ввел 80 лет назад, чтобы согласовать свою теорию Общей Относительности с его предубеждением, что вселенная статична. Ему пришлось убрать космологическую константу через несколько лет, когда было открыто расширение Вселенной. Открытие космического ускорения возродило дискуссию о космологической постоянной в новом контексте.
Другая принципиально другая возможность состоит в том, что космическое ускорение является признаком новой теории гравитации, которая входит в очень большие масштабы Вселенной, а не в продукт Темной Энергии. Некоторые из недавно предложенных модифицированных гравитационных моделей основаны на теории суперструн и физике дополнительных измерений.
Можем ли мы различать эти две возможности? Предлагаемая процедура показывает, что ответ - да. Общая идея заключается в следующем. Если ускорение связано с темной энергией, то история расширения Вселенной должна соответствовать скорости, с которой растут скопления галактик. Отклонения от этой согласованности были бы признаком нарушения общей теории относительности в очень больших масштабах вселенной. Предложенная процедура реализует эту идею, сравнивая ограничения, полученные на Темной Энергии от различных космологических зондов, и позволяет четко идентифицировать любые несоответствия.
В качестве примера, вселенная, описанная 5-мерной модифицированной теорией гравитации, рассматривалась в этом исследовании, и было показано, что процедура может идентифицировать сигнатуру этой теории. Важно, что было показано, что в будущих астрономических экспериментах можно различить модифицированные теории гравитации и модели темной энергии.
Исследовательская работа по представленным результатам проводилась под руководством доктора Мустафы Ишака-Бушаки в сотрудничестве с профессором Дэвидом Спергелем, как с кафедры астрофизических наук в Принстонском университете, так и с Амолом Упадхье, аспирантом физического факультета в Принстонском университете.
Первоисточник: Пресс-релиз Принстона
