Эйнштейн снова оказался прав: теория относительности прошла проверку при поиске темной энергии

Ученые уже давно знают, что Вселенная расширялась с момента Большого взрыва. В течение первых 8 миллиардов лет скорость расширения была относительно постоянной, поскольку ее сдерживала сила гравитации. Но в конце 20 века ученые выяснили, что примерно 5 миллиардов лет назад скорость расширения Вселенной начала расти. Астрономы решили, что за эти стоит таинственная сила, которую назвали темная энергия. Некоторые ученые стали говорить, что сила гравитации могла меняться с течением времени, а это значит, что общая теория относительности Эйнштейна неверна. Но новые данные международной группы ученых из проекта Dark Energy Survey показывают, что сила гравитации оставалась неизменной на протяжении всей истории Вселенной и что природа темной энергии все еще представляет настоящую загадку, пишет Space.

Международная группа ученых представила очередной результат своей работы в рамках проекта Dark Energy Survey. С помощью 4-метрового телескопа имени Виктора Бланко, который находится в Межамериканской обсерватории Серро Тололо в Чили, ученые изучили 100 млн галактик в поисках признаков того, что сила гравитации менялась на протяжении всей истории Вселенной.

Теория Эйнштейна и темная энергия

Если найти доказательства таких изменений, это будет означать, что теорию относительности Эйнштейна стоит пересмотреть. Также эти изменения в гравитации могли бы объяснить, что же собой являет таинственная темная энергия, которая стоит за расширением Вселенной.

Расширение Вселенной не замедлилось после 8 млрд лет ее развития, а начало ускоряться и продолжает это делать сейчас. Это означает, что таинственная темная энергия работает против силы гравитации, то есть она раздвигает космические объекты в пространстве, в то время как гравитация наоборот сближает их. Поэтому ученые и пытаются понять, что происходит.

Путешествие света в космосе

Свет распространяется с постоянной скоростью, а это означает, что астрономы видят далекие космические объекты такими, какими они были в прошлом. То есть если объект находится на расстоянии в 1 световой год, значит ученые видят его таким, каким он был год назад. То же касается и галактик, которые находятся на расстоянии в миллиарды световых лет от нас. То есть ученые могут увидеть, какими они были в ранней Вселенной.

По словам ученых, не сами наблюдения за галактиками могут намекнуть на изменение в силе гравитации, а наблюдения за изменением их света, который преодолел огромное расстояние. Согласно общей теории относительности, масса искривляет саму ткань пространства-времени, а объекты большей массы вызывают более сильное искривление. Например, звезда искажает пространство-время больше, чем планета.

Гравитационное линзирование

Галактики, искажают пространство-время настолько сильно, что свет, который проходит через них также искривляется. Этот эффект, который предсказал Эйнштейн, называется гравитационным линзированием. Благодаря ему ученые могут увидеть очень далекие галактики, свет от которых искривляется, проходя через другие галактики, которые находятся ближе к нам.

По словам ученых, эффекты гравитационного линзирования могут подвергаться изменениям из-за влияния темной материи, которая присутствует в линзирующей галактике (то есть в той, через которую проходит свет фонового объекта). А поскольку темная материя взаимодействует только с гравитацией, полностью игнорируя свет и другую материю, ее форма и структура обусловлены только этой силой.

Эйнштейн снова оказался прав

Ученые пытались в ходе исследования обнаружить эти едва уловимые изменения в эффектах гравитационного линзирования на изображениях очень далеких галактик, которые находятся на расстоянии в 5 млрд световых лет от нас.

Астрономы решили, что они смогут обнаружить изменение в распределении темной материи в линзирующих галактиках, а это может указать на изменение силы гравитации во времени и пространстве. Таким образом ученые надеялись узнать, чем же является темная энергия.

Однако наблюдения за формой темной материи в далеких галактиках показали, что все соответствует предсказаниям общей теории относительности Эйнштейна.

Новые космические телескопы и их задачи

Но ученые не оставляют надежды узнать о природе темной энергии с помощью новых космических телескопов Euclid и Nancy Grace Roman, которые отправятся в космос в 2023 и в 2027 году. Во время нового исследования ученые изучали галактики на расстоянии в 5 млрд световых лет, но телескоп Euclid сможет увидеть галактики на расстоянии в 8 млрд световых лет, а телескоп Nancy Grace Roman – на расстоянии в 11 млрд световых лет. Тайна темной энергии может быть разгадана уже в ближайшие годы, и возможно ученые все же найдут несоответствия в теории Эйнштейна.

Как уже писал Фокус с помощью космического телескопа Nancy Grace Roman ученые также хотят выяснить, приведет ли постоянное расширение Вселенной к тому, что она разорвется на части.

Об эффекте гравитационного линзирования и о том, что в результате может появится на изображениях далеких галактик, Фокус уже писал. В частности, такое изображение недавно получил космический телескоп Уэбба.

Также Фокус писал о том, что ученые ожидаю в ближайшие годы важное астрономическое событие. Новое исследование предполагает, что в очень далекой галактике скоро столкнутся две сверхмассивные черные дыры.