Фізики перевірили теорію гравітації Ейнштейна: у Всесвіті все ж є невидимий компонент

Гравітація для більшості людей — це сила, яка притягує все, зокрема й нас, до поверхні Землі. Але для фізиків гравітація являє собою явище, яке формує форму та еволюцію найбільших структур у Всесвіті. Астрофізики провели масштабне дослідження гравітації у величезних космічних структурах і виявили, що вона поводиться точно так, як пророкують закони фізики, які існують давно. При цьому дослідження підтверджує, що темна матерія, яка утримує галактики разом, дійсно існує, пише Фокус.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Вчені з Університету штату Пенсільванії використовували дані Атакамського космологічного телескопа для вивчення руху скупчень галактик на величезних відстанях. Річ у тім, що впродовж десятиліть учені спостерігали незвично швидкий рух галактик у галактичних скупченнях, а отже, гравітація може діяти інакше, ніж передбачали Ісаак Ньютон і Альберт Ейнштейн.

За словами вчених, викликав подив не лише рух галактик, а й швидкий рух зірок усередині них. Тобто ці об'єкти рухаються занадто швидко для кількості маси, яку вони містять. Тому виникли дві протилежні теорії: або у Всесвіті існує невидима темна матерія, яка створює додаткову гравітацію, або існуючу теорію гравітації Ейнштейна потрібно змінити.

Тепер фізики провели дослідження гравітації в скупченнях галактик, розділених сотнями мільйонів світлових років і це наймасштабніше дослідження гравітації на сьогоднішній день.

Результати показують, що гравітація слабшає з відстанню відповідно до закону зворотних квадратів, уперше описаного Ньютоном і пізніше включеного в загальну теорію відносності Ейнштейна, яка є найкращим описом гравітації. Закон зворотних квадратів свідчить, що гравітація слабшає пропорційно квадрату відстані між об'єктами з масою.

Отримані результати спростовують альтернативні теорії гравітації, які припускають, що в дуже великих масштабах гравітація поводиться інакше, ніж передбачав Ейнштейн. Це дослідження підтверджує, що невидимий компонент Всесвіту, темна матерія, все ж існує і формує космічний рух.

Фізики кажуть, що галактики у Всесвіті рухаються не так, як, згідно з однією лише гравітацією, вони повинні рухатися. На їхній рух впливає темна матерія за допомогою додаткової гравітації.

Щоб дійти таких висновків астрофізики проаналізували тонкі спотворення реліктового випромінювання. Це світло, що виникло приблизно через 380 000 років після Великого вибуху і відтоді поширюється Всесвітом. Коли це світло проходить через масивні скупчення галактик, воно спотворюється під впливом їхнього руху, залишаючи сліди, які можуть виявити вчені.

Результати точно збіглися з теоріями Ньютона й Ейнштейна, не показавши жодних доказів того, що гравітація слабшає інакше, ніж очікувалося, у величезних космічних масштабах.

Розширюючи перевірки гравітації на відстані, що набагато перевищують масштаб окремих галактик, дослідження надає одне з найповніших на сьогодні підтверджень стандартної космологічної моделі.

По суті Ньютон і Ейнштейн правильно описали гравітацію в різних масштабах і не потрібно міняти загальну теорію відносності, кажуть фізики, а додаткове гравітаційне тяжіння створює темна матерія, але поки незрозуміло, з чого вона складається.

Як уже писав Фокус, інше дослідження припускає, що темна матерія складається з чорних дір, які сформувалися в іншому Всесвіті та потрапили в наш під час Великого вибуху, який, як вважають вчені, не був початком історії космосу.

Також Фокус писав про те, що фізики виявили у дивного металу галій несподівану поведінку, яка спростовує давнє припущення про його рідку структуру.

Під час написання матеріалу використано джерела: Physical Review Letters, Interesting Engineering.