Ейнштейн знову мав рацію: теорія відносності пройшла перевірку під час пошуку темної енергії

Вчені вже давно знають, що Всесвіт розширювався з моменту Великого вибуху. Протягом перших 8 мільярдів років швидкість розширення була відносно сталою, оскільки її стримувала сила гравітації. Але наприкінці 20 століття вчені з'ясували, що приблизно 5 мільярдів років тому швидкість розширення Всесвіту почала зростати. Астрономи вирішили, що за цим стоїть таємнича сила, яку назвали темна енергія. Деякі вчені почали говорити, що сила гравітації могла змінюватися з часом, а це означає, що загальна теорія відносності Ейнштейна неправильна. Але нові дані міжнародної групи вчених із проєкту Dark Energy Survey показують, що сила гравітації залишалася незмінною протягом усієї історії Всесвіту і що природа темної енергії все ще є справжньою загадкою, пише Space.

Міжнародна група вчених представила черговий результат своєї роботи у межах проєкту Dark Energy Survey. За допомогою 4-метрового телескопа імені Віктора Бланка, який знаходиться в Міжамериканській обсерваторії Серро Тололо в Чилі, вчені вивчили 100 млн галактик у пошуках ознак того, що сила гравітації змінювалася протягом усієї історії Всесвіту.

Теорія Ейнштейна та темна енергія

Якщо знайти докази таких змін, це означатиме, що теорію відносності Ейнштейна варто переглянути. Також ці зміни в гравітації могли б пояснити, чим є таємнича темна енергія, яка стоїть за розширенням Всесвіту.

Розширення Всесвіту не сповільнилося після 8 млрд років його розвитку, а почало прискорюватися і продовжує це робити зараз. Це означає, що таємнича темна енергія працює проти сили гравітації, тобто вона розсуває космічні об'єкти у просторі, тоді як гравітація навпаки зближує їх. Тому вчені намагаються зрозуміти, що відбувається.

Подорожі світла в космосі

Світло поширюється постійно, а це означає, що астрономи бачать далекі космічні об'єкти такими, якими вони були в минулому. Тобто якщо об'єкт знаходиться на відстані в 1 світловий рік, то вчені бачать його таким, яким він був рік тому. Те саме стосується і галактик, які знаходяться на відстані мільярдів світлових років від нас. Тобто вчені можуть побачити, якими вони були в ранньому Всесвіті.

За словами вчених, не самі спостереження за галактиками можуть натякнути на зміну в силі гравітації, а спостереження за зміною їхнього світла, яке подолало величезну відстань. Відповідно до загальної теорії відносності, маса викривляє саму тканину простору-часу, а об'єкти більшої маси спричиняють сильніше викривлення. Наприклад, зірка спотворює простір-час більше, ніж планета.

Гравітаційне лінзування

Галактики спотворюють простір-час настільки сильно, що світло, яке проходить через них, також викривляється. Цей ефект, що передбачив Ейнштейн, називається гравітаційним лінзуванням. Завдяки йому вчені можуть побачити дуже далекі галактики, світло від яких викривляється, проходячи через інші галактики, які знаходяться ближче до нас.

За словами вчених, ефекти гравітаційного лінзування можуть зазнавати змін через вплив темної матерії, яка присутня в лінзуючій галактиці (тобто в тій, через яку проходить світло фонового об'єкта). А оскільки темна матерія взаємодіє лише з гравітацією, повністю ігноруючи світло та іншу матерію, її форма та структура обумовлені лише цією силою.

Ейнштейн знову мав рацію

Вчені намагалися під час дослідження виявити ці ледь вловимі зміни в ефектах гравітаційного лінзування на зображеннях дуже далеких галактик, що знаходяться на відстані 5 млрд світлових років від нас.

Астрономи вирішили, що вони зможуть виявити зміну в розподілі темної матерії в лінзуючих галактиках, а це може вказати на зміну сили гравітації в часі і просторі. Таким чином вчені сподівалися дізнатися, чим є темна енергія.

Проте спостереження за формою темної матерії в далеких галактиках показали, що це відповідає прогнозам загальної теорії відносності Ейнштейна.

Нові космічні телескопи та їх завдання

Але вчені не залишають надії дізнатися про природу темної енергії за допомогою нових космічних телескопів Euclid та Nancy Grace Roman, які вирушать у космос у 2023 та 2027 роках. Під час нового дослідження вчені вивчали галактики на відстані 5 млрд світлових років, але телескоп Euclid зможе побачити галактики на відстані 8 млрд світлових років, а телескоп Nancy Grace Roman — на відстані 11 млрд світлових років. Таємницю темної енергії можуть розгадати вже в найближчі роки, і можливо, вчені все ж таки знайдуть невідповідності в теорії Ейнштейна.

Як уже писав Фокус за допомогою космічного телескопа Nancy Grace Roman, вчені також хочуть з'ясувати, чи приведе постійне розширення Всесвіту до того, що він розірветься на частини.

Про ефект гравітаційного лінзування і про те, що в результаті з'явиться на зображеннях далеких галактик, Фокус вже писав. Таке зображення нещодавно отримав космічний телескоп Вебба.

Також Фокус писав про те, що вчені чекаю найближчими роками на важливу астрономічну подію. Нове дослідження припускає, що в дуже далекій галактиці скоро зіткнуться дві надмасивні чорні діри.