Simuloitu galaksi havainnollistettiin ylhäältä, tummat keskialueet vastaavat standardivoimia ja kirkkaan keltaiset alueet vastaavat modifioituja voimia.
(Kuva: © Christian Arnold / Baojiu Li / Durhamin yliopisto.)
Ryhmä tutkijoita on luonut universumin tietokonesimulaation testatakseen vaihtoehtoista teoriaa Albert Einsteinin yleiseen suhteellisuusteoriaan.
Heidän tutkimuksessaan havaittiin, että omaan Linnunradanne kaltaisia galakseja voisi silti muodostua maailmankaikkeudessa muuttuneilla painovoimalailla, mikä viittaa siihen, että suhteellisuusteoria ei ole ainoa tapa selittää painovoiman roolia maailmankaikkeuden evoluutiossa.
Englannin Durhamin yliopiston fyysikot loivat atk-simulaatiot käyttämällä johtavaa vaihtoehtoista painovoiman mallia, nimeltään "f (R) -gravity", joka tunnetaan myös nimellä "kameleontiteoria" ja joka muuttaa painovoiman käyttäytymistä ympäröivän ympäristön mukaan. Simulaatiot osoittivat, että muokattu painovoimamalli voi silti johtaa galaksien muodostumiseen.
"Yhteisö oli tutkinut jonkin aikaa modifioituja painovoimateorioita, mukaan lukien [kameleontiteorian], ja niiden ennusteista tiedettiin paljon", Durojin yliopiston laskennallisen kosmologian instituutin fyysikko Baojiu Li. uudesta tutkimuksesta, kertoi Space.com. "Suurin osa näistä aikaisemmista tutkimuksista tehtiin kuitenkin kriittisellä yksinkertaistuksella - olettamalla, että maailmankaikkeus sisältää vain pimeää ainetta eikä valoisaa ainetta."
Yksi vastaamattomista kysymyksistä kosmologiassa on syy siihen, että maailmankaikkeus kasvaa, Li sanoi, ja muut mallit ovat yrittäneet vastata tähän kysymykseen tuomalla tuntematon voima, nimeltään pimeä energia. Tämä vakiovoima yleisen suhteellisuusteorian teoriassa voi ottaa huomioon maailmankaikkeuden laajenemisen, mutta tekee sen sisällyttämällä siihen valtavan määrän tummaa ainetta, jota ei voida havaita ja joka pysyy vahvistamatta.
Tutkijoiden mielestä noin 68% maailmankaikkeudesta koostuu tummasta energiasta, kun taas tumman aineen osuus on 27%; Normaali aine, joka sisältää meille näkyviä kehoja, kuten planeettoja, tähtiä ja galakseja, on noin 5%.
"Kuitenkin vaihtoehtoja kosmologiselle vakiosta, jotka selittävät nopeutetun laajentumisen muuttamalla painovoimalakia, kuten f (R) - painovoimaa, harkitaan myös laajasti ottaen huomioon, kuinka vähän tietoa pimeästä energiasta", Li lisäsi.
Tutkimuksessa tarkasteltiin myös modifioidun painovoiman vaikutusta supermassiivisiin mustiin reikiin, jotka poistavat lämpöä ja materiaalia, joka palaa tähtien muodostamiseen tarvittavassa kaasussa. Mustien reikien lähettämä energia syöttää myös galakseissa olevia ytimiä, ja siksi sillä on tärkeä rooli galaktien muodostumisessa.
Tulokset kuitenkin viittaavat siihen, että jopa erilaisilla painovoimalailla vähentämällä mustien reikien lähettämän lämmön määrää galaksit muodostuvat silti maailmankaikkeuden simuloidussa mallissa samalla tavalla kuin todellisessa maailmankaikkeudessa.
"Itse tutkimuksessa ei sanota mitään yleisen relatiivisuuden suhteen pätevyydestä, mutta se viittaa mahdollisiin asioihin, joita voitaisiin tarkastella yritettäessä erottaa Chameleon-teoria yleisestä suhteellisuudesta tulevaisuuden tietoihin", Li sanoi.
Tutkijat suunnittelevat havaintojensa testaamista Square Kilometre -ryhmän kautta, joka on Australiassa ja Etelä-Afrikassa sijaitseva radioteleskooppiryhmä, jonka on tarkoitus olla valmis ja käynnissä vuoden 2020 puoliväliin mennessä.
Tutkimus julkaistiin Nature Astronomyssa 8. heinäkuuta.
- Einsteinin painovoiman teoria läpäisee vaikeimman testin
- 100 vuotta sitten, koko aurinkopimennyskoe vahvisti Einsteinin suhteellisuusteorian
- 'Aurinkovoimaobjektiivi' voisi saattaa eksoplaneetit terävään tarkennukseen
