Суперкомп'ютерні моделювання галактик показали, що загальна теорія відносності Ейнштейна може бути не єдиним способом пояснення того, як працює гравітація і як формуються галактики, пише Альтернативна наука з посиланням на phys.org.
Немає єдиного плану
Фізики з Даремського університету (Велика Британія) змоделювали Всесвіт за допомогою альтернативної моделі гравітації, f(R)-гравітації, так званої теорії хамелеона.
Отримані в результаті моделювання зображення демонструють, що галактики, на кшталт Чумацького Шляху, все ще можуть утворюватися навіть за різних законів гравітації.
Отримані результати свідчать про життєздатність теорії хамелеона, як альтернативи загальної теорії відносності Ейнштейна. Ба більше, формування великих структур у Всесвіті не відбувається за "єдиним планом".
Дослідження також допомагає осмислити темну енергію - гіпотетичну сутність, що прискорює темпи розширення Всесвіту. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Astronomy.
Космологія під питанням
Загальна теорія відносності була розроблена Альбертом Ейнштейном на початку 1900-х років для пояснення гравітаційного ефекту великих об'єктів у космосі, наприклад, для опису орбіти Меркурія в Сонячній системі.
Вона - основа сучасної космології, але також відіграє певну роль у повсякденному житті, наприклад, при розрахунку позицій GPS у смартфонах.
Вчені вже знають, що теорія хамелеона здатна скласти конкуренцію ЗТВ - питання лише в підтвердженні даних і розрахунках.
Команда Дарема показала, що відмінності від загальної теорії відносності стосуються тільки процесів космологічного масштабу. На рівні Сонячної системи, галактики або навіть груп галактик відмінностей між теорією хамелеона і ЗТВ, по суті, немає.
Провідний автор дослідження доктор Крістіан Арнольд з Інституту обчислювальної космології Даремського університету впевнений, що теорія хамелеона дає змогу модифікувати закони гравітації таким чином, щоб ми могли перевірити вплив змін гравітації на формування галактик.
Доступні комп'ютерні зображення показують дискову галактику за допомогою модифікованого моделювання гравітації. Зображення показують щільність газу всередині диска галактики.
"Завдяки нашим симуляціям ми вперше показали, що навіть якщо ви зміните гравітацію, це не завадить утворенню дискових галактик", - стверджує космолог.
"Наше дослідження, безумовно, не означає, що із загальною теорією відносності щось не так, але це не єдиний спосіб пояснення ролі гравітації в еволюції Всесвіту".
Теорія хамелеона і чорні діри
Дослідники вивчили взаємодію між гравітацією (в інтерпретації теорії хамелеона) і надмасивними чорними дірами.
Виходить, що ЧД відіграють ключову роль у формуванні галактик, тому що тепло і матеріал, які вони викидають під час поглинання навколишньої матерії, спалюють газ, необхідний для формування зірок. Тим самим зупиняється "стандартне" зореутворення.
Кількість тепла, що викидається чорними дірами, змінюється з часом. Таким чином галактики "коригують" власний розвиток.
ЗТВ і теорія хамелеона
Загальна теорія відносності також пояснює розширення Всесвіту.
Вчені вважають, що це розширення рухається темною енергією. Необхідні додаткові дослідження для верифікації теоретичних припущень.
Провідний автор дослідження професор Баодзіу Лі (Baojiu Li) з Інституту обчислювальної космології стверджує, що найпростішою формою темною енергією може бути космологічна константа, яка визначає густину речовини в просторі та часі.
"Альтернативи космологічної константи, які пояснюють прискорене розширення шляхом зміни закону гравітації, як у випадку f (R) гравітації, також розглядаються з огляду на те, як мало відомо про темну енергію".
Дослідники очікують, що їхні висновки можуть бути перевірені за допомогою обсерваторії Square Kilometre Array (SKA), який базується в Австралії та Південній Африці.
SKA - найбільший у світі радіотелескоп і покликаний кинути виклик загальній теорії відносності Ейнштейна. Адже як формувалися перші після Великого Вибуху галактики ми досі не знаємо.
