|
Вычисляя искажение времени и пространства
|
|
|
|
Почему расширение нашей Вселенной ускоряется? Спустя двадцать пять лет после своего открытия это явление остается одной из величайших научных загадок. Решение этой задачи предполагает проверку фундаментальных законов физики, включая общую теорию относительности Альберта Эйнштейна. Согласно теории Эйнштейна, материя деформирует вселенную, как большой гибкий лист. Эти деформации, вызванные притяжением небесных тел, называются "гравитационными колодцами".
|
|
|
|
Когда свет проходит через эту неправильную структуру, его траектория искривляется этими отверстиями, подобно эффекту стеклянной линзы. Однако в данном случае свет искривляется под действием силы тяжести, а не стекла. Это явление известно как "гравитационное линзирование".
|
|
|
|
Наблюдение за ним позволяет получить представление о компонентах, истории и расширении Вселенной. Его первое измерение, проведенное во время солнечного затмения в 1919 году, подтвердило теорию Эйнштейна, которая предсказывала отклонение света в два раза больше, чем предсказал Исаак Ньютон. Это различие возникает из-за того, что Эйнштейн ввел новый ключевой элемент: деформацию времени, в дополнение к деформации пространства, для достижения точной кривизны света.
|
|
|
|
Справедливы ли эти уравнения до сих пор на краю Вселенной? Этот вопрос исследуют многие ученые, стремящиеся количественно оценить плотность материи в космосе и понять ускорение ее расширения. Используя данные исследования темной энергии (Dark Energy Survey) — проекта, в рамках которого составляются карты форм сотен миллионов галактик, — команда из университетов Женевы (UNIGE) и Тулузы III —Поль Сабатье предлагает новые идеи.
|
|
|
|
|
|
|
"До сих пор данные исследований темной энергии использовались для измерения распределения материи во Вселенной. В нашем исследовании мы использовали эти данные для непосредственного измерения искажения времени и пространства, что позволило нам сравнить наши результаты с предсказаниями Эйнштейна", - говорит Камиль Бонвин, доцент кафедры теоретической физики научного факультета UNIGE, возглавлявшая исследование, которое теперь опубликовано в Nature Communications.
|
|
Небольшое расхождение
|
|
|
|
Данные исследования темной энергии позволяют ученым заглянуть вглубь космоса и, следовательно, далеко в прошлое. Франко-швейцарская команда проанализировала 100 миллионов галактик в четырех разных точках истории Вселенной: 3,5, 5, 6 и 7 миллиардов лет назад. Эти измерения показали, как эволюционировали гравитационные колодцы с течением времени, охватывая более половины истории космоса.
|
|
|
|
"Мы обнаружили, что в далеком прошлом — 6 и 7 миллиардов лет назад — глубина скважин хорошо соответствовала предсказаниям Эйнштейна. Однако ближе к сегодняшнему дню, 3,5 и 5 миллиардов лет назад, они немного мельче, чем предсказывал Эйнштейн", — рассказывает Исаак Тутусаус, ассистент астронома из Института исследований в области астрофизики и планетологии (IRAP/OMP) при университете Тулузы III-Пол Сабатье и ведущий автор исследования.
|
|
|
|
Именно в этот период, ближе к сегодняшнему дню, расширение Вселенной начало ускоряться. Следовательно, объяснение двух явлений — ускорения Вселенной и замедления роста гравитационных ям — может быть одним и тем же: гравитация в больших масштабах может подчиняться физическим законам, отличным от тех, которые предсказывал Эйнштейн.
|
|
Бросая вызов Эйнштейну?
|
|
|
|
"Наши результаты показывают, что предсказания Эйнштейна имеют несоответствие с измерениями в 3 сигмы. Говоря языком физики, такой порог несовместимости вызывает у нас интерес и требует дальнейших исследований. Но на данном этапе эта несовместимость недостаточно велика, чтобы опровергнуть теорию Эйнштейна. Чтобы это произошло, нам нужно было бы достичь порога в 5 сигм.
|
|
|
|
"Поэтому важно провести более точные измерения, чтобы подтвердить или опровергнуть эти первоначальные результаты и выяснить, остается ли эта теория верной в нашей Вселенной на очень больших расстояниях", - говорит Анастасия Гримм, научный сотрудник отдела теоретической физики UNIGE и соавтор исследования.
|
|
|
|
Команда готовится к анализу новых данных с космического телескопа Euclid, запущенного год назад. Поскольку Euclid наблюдает вселенную из космоса, его измерения гравитационного линзирования будут значительно точнее. Кроме того, ожидается, что в течение шести лет миссии удастся наблюдать около 1,5 миллиардов галактик. Это позволит провести более точные измерения пространственно-временных искажений, что позволит нам заглянуть еще дальше в прошлое и в конечном итоге проверить уравнения Эйнштейна.
|
|
|
|
Источник
|
