Группа исследователей из Университета Ватерлоо и Университета Британской Колумбии обнаружила потенциальный «сбой» в гравитации Вселенной, объясняющий её странное поведение в космическом масштабе.

В течение последних 100 лет физики полагались на «теорию общей относительности» Альберта Эйнштейна, чтобы объяснить, как гравитация действует во Вселенной. Общая теория относительности, точность которой подтверждена бесчисленными тестами и наблюдениями, предполагает, что гравитация влияет не только на три физических измерения, но и на четвёртое измерение: время.

«Эта модель гравитации сыграла важную роль во всём: от теоретизирования Большого взрыва до получения изображения чёрных дыр», — сказал Робин Вен, ведущий автор проекта и недавний выпускник факультета математической физики Ватерлоо.



Изображение области под названием NGC 6357, где излучение горячих молодых звёзд снабжает энергией более холодный газ в облаке, которое их окружает. Источник: NASA

«Но когда мы пытаемся понять гравитацию в космическом масштабе, в масштабе скоплений галактик и за его пределами, мы сталкиваемся с очевидными несоответствиями с предсказаниями общей теории относительности. Это почти как если бы сама гравитация перестаёт идеально соответствовать теории Эйнштейна. Мы называем это несоответствие “космическим сбоем”: гравитация становится примерно на один процент слабее на расстояниях в миллиарды световых лет», — продолжил он.

Более двадцати лет физики и астрономы пытаются создать математическую модель, объясняющую кажущиеся противоречия общей теории относительности. Многие из этих усилий были предприняты в Ватерлоо, который имеет долгую историю передовых гравитационных исследований, ставших результатом постоянного междисциплинарного сотрудничества между прикладными математиками и астрофизиками.

«Почти столетие назад астрономы обнаружили, что наша Вселенная расширяется, — сказал Ниайеш Афшорди, профессор астрофизики Университета Ватерлоо и исследователь Института Периметра, — Чем дальше галактики, тем быстрее они движутся, до такой степени, что кажется, что они движутся почти со скоростью света, максимумом, допускаемым теорией Эйнштейна. Наши результаты показывают, что в этих самых масштабах теории Эйнштейна может также быть недостаточной».

Новая модель «космического сбоя», разработанная исследовательской группой, модифицирует и расширяет математические формулы Эйнштейна таким образом, чтобы устранить несогласованность некоторых космологических измерений, не затрагивая существующие успешные применения общей теории относительности.

«Думайте об этом как о сноске к теории Эйнштейна. Как только вы достигнете космического масштаба, начнут действовать эти правила и условия», — сказал Вэнь.

«Эта новая модель может стать первым ключом к разгадке космической загадки, которую мы начинаем решать в пространстве и времени», — сказал Афшорди.

©