Быстрое расширение Вселенной было самой сложной загадкой физики.
Чтобы разгадать эту космическую загадку, ученые обращаются к фундаментальным законам физики, включая общую теорию относительности Альберта Эйнштейна.
Группа ученых сравнила общую теорию относительности Эйнштейна с данными Dark Energy Survey. Они обнаружили «небольшое расхождение» в поведении гравитации в разное космическое время.
Это означает, что данная теория может быть верна не для всех частей Вселенной.
В исследовании говорится, что гравитационные искажения, наблюдаемые в далеких галактиках, демонстрируют тонкие расхождения с предсказаниями теории Эйнштейна.
Искажение пространства-времени
Общая теория относительности Эйнштейна коренным образом изменила наше понимание гравитации.
Он предположил, что массивные объекты искажают ткань пространства-времени, подобно тому, как тяжелый мяч сгибает резиновое полотно.
Эти углубления в пространстве-времени, вызванные гравитационным притяжением массивных небесных тел, известны как гравитационные колодцы.
Когда массивные объекты, такие как галактики или черные дыры , деформируют ткань пространства-времени, происходит гравитационное линзирование. Это искривление искривляет путь света, проходящего поблизости, подобно тому, как стеклянная линза искривляет свет.
Это явление позволяет ученым изучать далекие объекты и получать представление о структуре и расширении Вселенной.
Наблюдение за солнечным затмением 1919 года подтвердило общую теорию относительности Эйнштейна. Оно показало, что свет изгибается в два раза сильнее, чем предсказывала теория Ньютона, из-за комбинированных эффектов искривления пространства и времени.
Анализ далеких галактик
Dark Energy Survey стремится исследовать глубинные причины ускоряющегося расширения Вселенной. Этот астрономический обзор нанес на карту сотни миллионов галактик, что помогло команде в этом новом исследовании.
«В нашем исследовании мы использовали эти данные для непосредственного измерения искажения времени и пространства, что позволило нам сравнить наши результаты с предсказаниями Эйнштейна», — сказал Камиль Бонвен, доцент Женевского университета.
Команда проанализировала 100 миллионов галактик в различных точках истории Вселенной — в частности, 3,5, 5, 6 и 7 миллиардов лет назад. Этот анализ позволил им изучить эволюцию гравитационных ям с течением времени.
«Мы обнаружили, что в далеком прошлом — 6 и 7 миллиардов лет назад — глубина колодцев хорошо согласуется с предсказаниями Эйнштейна. Однако ближе к сегодняшнему дню, 3,5 и 5 миллиардов лет назад, они немного мельче, чем предсказывал Эйнштейн», — пояснил Исаак Тутусаус, ассистент астронома из Университета Поля Сабатье.
Это говорит о том, что гравитация может вести себя иначе в больших космических масштабах, чем предсказывает теория Эйнштейна .
«Наши результаты показывают, что предсказания Эйнштейна имеют несовместимость в 3 сигмы с измерениями. На языке физики такой порог несовместимости вызывает наш интерес и требует дальнейших исследований. Но эта несовместимость недостаточно велика на данном этапе, чтобы опровергнуть теорию Эйнштейна», — заявила в пресс- релизе Настасья Гримм, научный сотрудник UNIGE.
В настоящее время исследователи работают над изучением данных, полученных с космического телескопа «Евклид».
Точные измерения гравитационного линзирования Евклидом и его наблюдение за 1,5 миллиардами галактик позволят более точно понять искажения пространства-времени. Это поможет лучше проверить общую теорию относительности Эйнштейна в масштабах вселенной.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.