Моделируемая галактика визуализируется сверху, темные центральные области соответствуют стандартным силам, а ярко-желтые области соответствуют модифицированным силам.
(Изображение: © Кристиан Арнольд / Баоцзю Ли / Университет Дарема.)
Группа ученых создала компьютерное моделирование Вселенной, чтобы проверить альтернативную теорию теории относительности Альберта Эйнштейна.
Их исследование показало, что галактики, подобные нашему Млечному Пути, все еще могут образовываться во вселенной с измененными законами гравитации, предполагая, что теория относительности - не единственный способ объяснить роль гравитации в эволюции Вселенной.
Физики из Даремского университета в Англии создали компьютерное моделирование, используя ведущую альтернативную модель гравитации, называемую «f (R) -гравитация», также известную как «теория хамелеона», которая изменяет поведение гравитации в соответствии с окружающей средой. Моделирование показало, что модифицированная гравитационная модель все еще может привести к образованию галактики.
«Модифицированные теории гравитации, включая теорию хамелеона, были изучены сообществом некоторое время, и многие их предсказания были известны», Баоджиу Ли, физик из Института вычислительной космологии в Университете Дарема и соавтор о новом исследовании, рассказал Space.com. «Однако большинство этих предыдущих исследований было проведено с критическим упрощением - предположением, что во Вселенной есть только темная материя, а не светящаяся материя».
Ли сказал, что одним из оставшихся без ответа вопросов в космологии является причина расширения Вселенной, и другие модели пытались ответить на этот вопрос, вводя неизвестную силу, называемую темной энергией. Эта постоянная сила в теории общей теории относительности может объяснить расширение Вселенной, но делает это путем включения огромного количества темной материи, которая не может наблюдаться и остается неподтвержденной.
Ученые считают, что около 68% Вселенной состоит из темной энергии, в то время как темная материя составляет 27%; нормальная материя, которая включает в себя видимые нам тела, такие как планеты, звезды и галактики, составляет около 5%.
«Тем не менее, альтернативы космологической постоянной, которые объясняют ускоренное расширение путем изменения закона гравитации, такие как f (R) -гравитация, также широко рассматриваются с учетом того, как мало известно о темной энергии», - добавил Ли.
В исследовании также рассматривалось влияние модифицированной гравитации на сверхмассивные черные дыры, которые выбрасывают тепло и материал, который сгорает в газе, необходимом для образования звезд. Энергия, испускаемая черными дырами, также питает ядра, обнаруженные в галактиках, и поэтому играет важную роль в формировании галактик.
Однако полученные данные свидетельствуют о том, что даже при различных законах гравитации, уменьшающих количество тепла, выделяемого черными дырами, галактики все еще образуются в моделируемой модели вселенной, как они это делают в реальной вселенной.
«Само исследование ничего не говорит о достоверности общей теории относительности, но указывает на возможные вещи, на которые можно взглянуть, пытаясь отличить теорию Хамелеона от общей теории относительности с будущими данными», - сказал Ли.
Исследователи планируют проверить свои наблюдения с помощью набора радиометров квадратного километра, группы радиотелескопов, расположенных в Австралии и Южной Африке, которые планируется запустить в эксплуатацию к середине 2020 года.
Исследование было опубликовано в Nature Astronomy 8 июля.
- Теория гравитации Эйнштейна прошла самый сложный на сегодняшний день тест
- 100 лет назад эксперимент с полным солнечным затмением подтвердил теорию относительности Эйнштейна
- «Солнечная гравитационная линза» может привлечь внимание к экзопланетам
