Nykyiset teoriat eivät välttämättä kuvaa universumiamme kovin tarkasti. Kuvaluotto: Brysselin taidemuseo ja avaruusteleskooppi-instituutti. Klikkaa suurentaaksesi
Kiinalainen tähtitieteilijä St Andrewsin yliopistosta on hienosäätänyt Einsteinin uraauurtavaa painovoimateoriaa, luomalla 'yksinkertaisen' teorian, joka voisi ratkaista tumman mysteerin, joka on hämmentänyt astrofysiikkoja kolmen vuosineljänneksen vuosisadan ajan.
Uuden painovoimalain, jonka ovat laatineet tri Hong Sheng Zhao ja hänen belgialainen yhteistyökumppaninsa, Benoit Famaey Brysselin vapaasta yliopistosta (ULB), pyritään todistamaan onko Einsteinin teoria todella oikein ja onko Dark Matterin tähtitieteellinen mysteeri todella olemassa. Heidän tutkimuksensa julkaistiin 10. helmikuuta USA: ssa sijaitsevassa Astrophysical Journal Letters -lehdessä. Niiden kaava viittaa siihen, että painovoima putoaa vähemmän jyrkästi etäisyyden kanssa kuin Einsteinissä, ja muuttuu hienovaraisesti aurinkokunnista galakseihin ja maailmankaikkeuteen.
Painovoiman fysiikan teoriat kehitti ensin Isaac Newton vuonna 1687, ja ne tarkensivat Albert Einsteinin yleistä suhteellisuusteoriaa vuonna 1905 valon taipumisen sallimiseksi. Vaikka se on varhaisin tunnettu voima, painovoima on edelleen hyvin paljon mysteeri teorioiden kanssa, joita avaruuden tähtitieteelliset havainnot eivät ole vielä vahvistaneet.
Newtonin ja Einsteinin kultaisten lakien "ongelma" on, vaikka ne toimivat erittäin hyvin maan päällä, ne eivät selitä tähtiä liikkeessä galakseissa ja valon taivutusta tarkasti. Galakseissa tähdet pyörivät nopeasti keskipisteen ympäri, jota kiertoradalla pitävät aineen painovoimainen vetovoima galaksissa. Tähtitieteilijät kuitenkin havaitsivat, että he liikkuivat liian nopeasti keskinäisen painovoimansa pitämiseksi - joten galaksien pitämiseksi yhdessä paikassa ei riitä painovoimaa, vaan tähdet tulisi heittää kaikkiin suuntiin!
Fritz Zwickyn vuonna 1933 ehdottama ratkaisu tähän oli, että galakseissa oli näkymätöntä materiaalia, joka muodosti riittävän painovoiman galaksien pitämiseksi yhdessä. Koska tämä materiaali ei säteile mitään valoa, tähtitieteilijät kutsuvat sitä 'Dark Matter'. Sen uskotaan muodostavan jopa 90% maailmankaikkeuden aineesta. Kaikki tutkijat eivät kuitenkaan hyväksy Dark Matter -teoriaa. Moti Milgrom ehdotti kilpailevaa ratkaisua vuonna 1983, ja Jacob Bekenstein tuki sitä vuonna 2004. Näkymättömän materiaalin sijaan Milgrom ehdotti, että tähtitieteilijät ymmärsivät painovoiman väärin. Hän ehdotti, että tavallisen aineen painon lisääntyminen on syynä tähän kiihtyvyyteen.
Useat tähtitieteilijät ovat työskennelleet Milgromin teoriassa siitä lähtien, ja tohtori Zhao ja tohtori Famaey ovat ehdottaneet hänen teoksensa uutta muotoilua, joka voittaa monien aiempien versioiden kohtaamat ongelmat.
He ovat luoneet kaavan, jonka avulla painovoima voi muuttua jatkuvasti eri etäisyysasteikoilla ja mikä tärkeintä, sopii tietoihin galaksien havainnointia varten. Sovittaa galaksitiedot yhtä hyvin kilpailevaan Dark Matter -paradigmaan olisi yhtä haastavaa kuin pallon tasapainottaminen neulalla, mikä motivoi kahta tähtitieteilijää tarkastelemaan vaihtoehtoista painovoimaideaa.
Legendan mukaan Newton alkoi ajatella painovoimaa, kun omena putosi päähänsä, mutta tohtori Zhaon mukaan ”Ei ole selvää, kuinka omena putoaisi galaksissa. Herra Newtonin teoria jää suurelta osin pois - hänen omena lentää Linnunradalta. Pyrkimykset palauttaa omena mukavalla kiertoradalla galaksin ympärillä ovat vuosien mittaan johtaneet kahteen ajatuskouluun: Dark Matter vs. ei-Newtonin painovoima. Dark Matter -hiukkaset ovat luonnollisesti fysiikan kauniita symmetrioita ja selittävät kosmologian kauniisti; heillä on taipumus olla kaikkialla. Todellinen mysteeri on kuinka pitää heidät poissa maailmankaikkeuden kulmista. Myös Dark Matter tulee käsi kädessä Dark Energyn kanssa. Olisi kauniimpaa, jos kaikille näille mysteereille olisi yksi yksinkertainen vastaus ”.
Tohtori Zhao, PPARC: n jatkotutkija St Andrewsin yliopistossa, fysiikan ja tähtitieteen korkeakoulussa ja Skotlannin yliopistojen fysiikan liittouman (SUPA) jäsen, jatkoi: ”Aina on ollut hyvät mahdollisuudet, että tähtitieteilijät voivat kirjoittaa painolain. Olemme luoneet uuden painovoimakaavan, jota kutsumme 'yksinkertaiseksi kaavaksi' ja joka on itse asiassa Milgromin ja Bekensteinin tarkennus. Se on yhdenmukainen galaksitietojen kanssa tähän mennessä, ja jos sen ennusteita varmennetaan edelleen aurinkokunnan ja kosmologian suhteen, se voisi ratkaista Dark Matter-mysteerin. Saatamme pystyä vastaamaan yleisiin kysymyksiin, kuten onko Einsteinin painovoiman teoria oikea ja onko ns. Pimeä asia todella olemassa ”.
Ei-Newtonin gravitaatioteoria on nyt täysin määritelty kaikissa asteikoissa tasaisen jatkuvan funktion avulla. Se on valmis tutkijoille väärentämään. On aika pitää avoin mieli kaavassamme ennustetuista uusista kentistä, kun jatkamme Dark Matter -hiukkasten etsimistä. ”
Uusi kaava esitellään huhtikuussa Edinburghin kuninkaallisessa observatoriossa pidettävälle kansainväliselle työpajalle, joka antaa mahdollisuuden testata ja keskustella uudistetusta teoriasta. Dr. Zhao ja tohtori Famaey esittelevät uuden kaavansa Dark Matter -yleisölle ja painovoiman asiantuntijoille kymmenestä eri maasta.
Tohtori Famaey kommentoi ”On mahdollista, että muutettu painovoiman teoria tai Dark Matter -teoria, sellaisena kuin ne on tänään muotoiltu, eivät ratkaise kaikkia galaktisen dynamiikan tai kosmologian ongelmia. Totuus voisi periaatteessa olla niiden välissä, mutta on erittäin todennäköistä, että meiltä puuttuu jotain perustavaa laatua olevasta vakavuudesta ja että kaikkien näiden ongelmien ratkaisemiseksi tarvitaan radikaalisti uusi teoreettinen lähestymistapa. Siitä huolimatta kaavamme on niin houkuttelevasti yksinkertainen, että on houkuttelevaa nähdä se osana vielä tuntematonta perusteoriaa. Kaikki galaksitiedot näyttävät selitettävän vaivattomasti ”.
Alkuperäinen lähde: PPARC-lehdistötiedote
