Наблюдения за Вселенной указывают на наличие альтернативы для теории относительности Эйнштейна

Фото: Antifal Real

Ученые изучили данные наблюдений за Вселенной, полученные с помощью инструмента DESI, установленного на телескопе в Национальной обсерватории Китт-Пик, США. Эти наблюдения указывают на то, что альтернативная гравитация может существовать. То есть эта модифицированная гравитация отличается от того, как ее описывал Эйнштейн в своей общей теории относительности. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv, пишет Universe Today.

Стандартная космологическая модель, известная как Модель Лямбда-CDM, которая описывает Вселенную, основана на четырех компонентах:

• структура пространства и времени;
• обычная материя;
• темная материя;
• темная энергия.

Из этих четырех компонентов астрофизики меньше всего понимают природу темной энергии. В стандартной космологической модели темная энергия является частью структуры пространства и времени, как она описана в общей теории относительности Эйнштейна.

Считается, что темная энергия является однородной по всей Вселенной, способствует ее ускоренному расширению, и выражается как космологическая постоянная.

Новые наблюдения за космосом ставят под сомнение существующие теории

Но новые наблюдения, которые провели ученые за Вселенной с помощью инструмента DESI, с помощью которого изучается темная энергия, показывают, что скорость расширения космоса может меняться со временем. Если другие наблюдения подтвердят это, то данный факт открывает путь для создания другой космологической модели, которая предусматривает наличие модифицированной гравитации или же альтернативной гравитации, которая не совпадает с описанием общей теории относительности Эйнштейна.

Авторы нового исследования рассмотрели одну из версий модифицированной гравитации, известную как теория Хорндески. Теория основана на обобщении общей теории относительности Эйнштейна. Она была основана на принципе эквивалентности, из которого Альберт Эйнштейн вывел обобщенное описание пространства-времени через то, что известно, как метрический тензор. Из этого можно вывести уравнения движения для объектов в гравитационном поле, так же как законы Ньютона приводят к уравнениям движения для объектов под действием физических и гравитационных сил.

Общая теория относительности является простейшей моделью с метрическим тензором. Теория Хорндески является самой общей моделью с метрическим тензором, и она допускает наличие однородного скалярного поля.

Существуют особые случаи теории Хорндески, такие как модель Бранса-Дикке и модель квинтэссенции. Обе эти модели использовались для описания темной энергии в более общем виде, а также в некоторых случаях темной материи

Хотя наблюдения за гравитационными волнами, скоплениями галактик и их размещением, а также за расширением Вселенной степени ограничивают эти модели, они не исключают их полностью.

Альтернатива для общей теории относительности Эйнштейна

Авторы исследования рассмотрели полученные инструментом DESI результаты в контексте моделей Хорндески. В частности, как их можно использовать для описания эволюции расширения космоса на основе новых данных.

Астрофизики обнаружили, что если эволюция темной энергии со временем действительно происходит, то модифицированная гравитация может это лучше объяснить, чем стандартная космологическая модель.

По словам ученых, модели Хорндески работают только в том случае, если эволюция скалярного поля с течением времени связана с предложенной эволюцией темной материи с течением времени. Это исключает некоторые модели Хорндески, которые использовались для объяснения темной материи.

Авторы исследования утверждают, что наблюдения DESI делают теорию Хорндески хорошей альтернативой для общей теории относительности Эйнштейна. Конечно, если данные подтвердятся.