Успех с нова теория на гравитацията

Симулирано изображение на галактика с въртящо се колело, отстрани, зелено вляво, червено вдясно.

От новото изследване, компютърно симулирано изображение на галактика, видяно отстрани. Вдясно, в червено-син цвят, виждате плътността на газа в диска на галактиката, като звездите са показани като ярки точки. Вляво виждате промяната на силата в газа в рамките на диска, където тъмните централни области съответстват на стандартни сили, подобни на Обща относителност, а ярко жълтите области съответстват на засилени (модифицирани сили). Изображения чрез Christian Arnold/Baojiu Li/Университета в Дърам.


От началото на 1900 г. теорията на гравитацията на Айнщайн - нареченаобща теория на относителността- доминира в теориите и изчисленията на космолозите, тези, които обясняват работата на нашата вселена като цяло. Общата теория на относителността е биладоказаноотново и отново, последно с първия директенизображение на черна дупка. Сега физиците от университета в Дърам във Великобритания казват, че общата теория на относителността на Айнщайн може да не есамоначин да обясним как действа гравитацията или как се образуват галактиките. Те са имали драматичен успех в изследванията с алтернативен модел на гравитацията -f (R)-земно притегляне- наречена теория на хамелеоните, защото, по техните думи, „тя променя поведението според околната среда“. Те казват, че тази Хамелеонова теория е алтернатива на общата теория на относителността при обясняването на образуването на структури във Вселената. Може също да помогне за по -нататъшно разбиране натъмна енергия, мистериозно вещество, за което се смята, че еускоряванескоростта на разширяване на Вселената.

Изображенията на тази страница са публикувани на 8 юли 2019 г. от физициКристиан Арнолд,Матео ЛеоиБаодзи Ли, всички от университета в ДърамИнститут за изчислителна космология. Те са резултатите от последните компютърни симулации, изпълнени наDiRACСистема за центриране на данни в университета в Дърам. Симулациите показват, че галактики като нашия Млечен път все още могат да се образуват във Вселената дори с различни закони на гравитацията. По -ранна работа беше показала, че теоретичните изчисления, използващи теорията на хамелеона, възпроизвеждат успеха на общата теория на относителността спрямо относителномалък мащабна нашата Слънчева система. Екипът на Дърам сега показа, че тази теория позволява реалистични симулации намащабни структурикато нашия Млечен път. Автор на изследването Кристиан Арнолд, казах:


Теорията на хамелеоните позволява да се променят законите на гравитацията, за да можем да тестваме ефекта от промените в гравитацията върху образуването на галактиките. Чрез нашите симулации ние показахме за първи път, че дори и да промените гравитацията, това няма да попречи на образуването на дискови галактики със спирални рамена.

Нашето изследване определено не означава, че общата теория на относителността е погрешна, но показва, че не трябва да бъде единственият начин да се обясни ролята на гравитацията в еволюцията на Вселената.

Констатациите сапубликуваниврецензиранвестникПриродна астрономия.

Симулирано изображение на галактика с въртящо се колело отгоре, зелено вляво, червено вдясно.

От новото изследване, компютърно симулирано изображение на галактика, видяно отгоре. Изображение чрез Кристиан Арнолд/Baojiu Li/Университета в Дърам.




Изявление на тези изследователи обяснява повече за тяхното скорошно проучване:

Изследователите разгледаха взаимодействието между гравитацията в теорията на хамелеоните и свръхмасивните черни дупки, които се намират в центъра на галактиките. Черните дупки играят ключова роля в образуването на галактики, тъй като топлината и материалът, които те изхвърлят при поглъщане на околната материя, могат да изгорят газа, необходим за образуването на звезди, като ефективно спират образуването на звезди.

Количеството топлина, изхвърляно от черните дупки, се променя чрез промяна на гравитацията, което влияе върху начина на образуване на галактиките. Новите симулации обаче показаха, че дори отчитайки промяната в гравитацията, причинена от прилагането на теорията на хамелеоните, галактиките все още могат да се образуват.

Тези физици казаха, че тяхната работа може също да хвърли светлина върху нашето разбиране за наблюдаванотоускоряване на разширяването на Вселената. Учените смятат, че това разширяване се дължи натъмна енергия, а изследователите от Дърам казват, че техните открития могат да бъдат малка стъпка към обясняване на свойствата на това вещество. Водещият изследовател Баодзиу Ли коментира:


В общата теория на относителността учените обясняват ускореното разширяване на Вселената, като въвеждат мистериозна форма на материята, наречена тъмна енергия - най -простата форма на която може да бъде космологична константа, чиято плътност е константа в пространството и времето. Въпреки това, широко се разглеждат алтернативи на космологична константа, които обясняват ускореното разширяване чрез модифициране на закона на гравитацията, като f (R) гравитацията, като се има предвид колко малко се знае за тъмната енергия.

Изследователите от Дърам са теоретични физици, какъвто е бил Айнщайн. Когато за първи път е доказана общата теория на относителността на Айнщайн - по време на апълно слънчево затъмнение през 1919 г.- Айнщайн бе превърнат в слава на рок звездите. Сега общата теория на относителността е фундаментална за съвременната космология. Следващата стъпка за теорията на хамелеоните също би била да се тества и да се потвърди чрез наблюдения. Няма съмнение, но наблюдателните астрономи скоро ще започнат работа, създавайки свои собствени тестове за новата теория на хамелеоните и може би го доказват. Ако и когато това се случи, ще бъде супер вълнуващо!

Тъмнокос млад мъж с мустаци и достойно изражение, в костюм.

Алберт Айнщайн през 1912 г. Той публикува общата си теория на относителността през 1915 г. Теорията е потвърдена през 1919 г.

В крайна сметка: Новата теория на хамелеоните има потенциала да се превърне в алтернативна теория на гравитацията, работеща заедно с теорията на Айнщайн за общата относителност. Последните компютърни симулации показват, че теорията може да се използва за пресъздаване на мащабни структури (галактики) в нашата Вселена.


Източник: Реалистични симулации на образуване на галактика вf (R)Модифицирана гравитация

Университет Via Durham