Braneworld čelí Einsteinovej všeobecnej relativite. klikni na zväčšenie
Vedci sa už roky zaujímajú o možnosť, že existujú ďalšie dimenzie nad rámec troch, ktorým ľudia rozumejú. Vedci z univerzít Duke a Rutgers si teraz myslia, že existuje spôsob, ako otestovať päťdimenzionálnu teóriu (4 priestorové dimenzie a čas) gravitácie, ktorá konkuruje Einsteinovej všeobecnej teórii relativity. Táto ďalšia dimenzia by mala mať účinky vo vesmíre, ktoré sú zistiteľné satelitmi, ktoré sa plánujú vypustiť v nasledujúcich rokoch.
Vedci na univerzitách Duke a Rutgers vyvinuli matematický rámec, ktorý podľa nich umožní astronómom otestovať novú päťdimenzionálnu teóriu gravitácie, ktorá konkuruje Einsteinovej všeobecnej teórii relativity.
Charles R. Keeton z Rutgers a Arlie O. Petters of Duke založili svoju prácu na nedávnej teórii nazvanej gravitačný model Randall-Sundrum typu II typu Braneworld. Teória tvrdí, že viditeľný vesmír je membrána (teda „braneworld“) zabudovaná vo väčšom vesmíre, podobne ako prameň filmových morských rias plávajúcich v oceáne. „Braneworldský vesmír“ má päť rozmerov - štyri priestorové rozmery a čas - v porovnaní so štyrmi rozmermi - tri priestorové a čas - stanovené vo Všeobecnej teórii relativity.
Rámec, ktorý vyvinuli Keeton a Petters, predpovedá určité kozmologické účinky, ktoré, ak sa pozorujú, by mali pomôcť vedcom potvrdiť teóriu braneworldu. Pozorovania by mali byť možné so satelitmi naplánovanými na spustenie v najbližších rokoch.
Ak sa teória braneworldu ukáže ako pravdivá, „narušilo by to jablkový koláč“, povedal Petters. „Potvrdilo by sa, že vesmír má 4. dimenziu, čo by viedlo k filozofickému posunu v našom chápaní prírodného sveta.“
Zistenia vedcov sa objavili 24. mája 2006 v online vydaní časopisu Physical Review D. Keeton je profesorom astronómie a fyziky v Rutgers a Petters je profesorom matematiky a fyziky v Duke. Ich výskum je financovaný Národnou vedeckou nadáciou.
Model braneworldu Randall-Sundrum - pomenovaný pre svojich pôvodcov, fyzikov Lisu Randallovú z Harvardskej univerzity a Ramana Sundruma z Johns Hopkins University - poskytuje matematický opis toho, ako gravitácia formuje vesmír, ktorý sa líši od opisu, ktorý ponúka Všeobecná teória relativity.
Keeton a Petters sa zamerali na jeden konkrétny gravitačný dôsledok teórie braneworldu, ktorý ju odlišuje od Einsteinovej teórie.
Teória braneworld predpovedá, že relatívne malé „čierne diery“ vytvorené v ranom vesmíre prežili dodnes. Čierne diery s hmotnosťou podobnou malému asteroidu by boli súčasťou „temnej hmoty“ vo vesmíre. Ako už názov napovedá, temná hmota nevyžaruje alebo neodráža svetlo, ale pôsobí gravitačnou silou.
Na druhej strane Všeobecná teória relativity predpovedá, že také praveké čierne diery už neexistujú, ako by sa doteraz vyparili.
"Keď sme odhadovali, ako ďaleko môžu byť čierne diery braneworldu od Zeme, boli sme prekvapení, keď sme zistili, že najbližšie z nich by ležali vo vnútri Plutovej obežnej dráhy," uviedol Keeton.
Petters dodal: „Ak čierne diery braneworldu tvoria iba 1 percento tmavej hmoty v našej časti galaxie - opatrný predpoklad - v našej slnečnej sústave by malo byť niekoľko tisíc čiernych dier braneworld.“
Skutočne však existujú čierne diery braneworldu - a preto sú dôkazom 5-D teórie braneworldu?
Vedci ukázali, že na túto otázku by malo byť možné odpovedať pozorovaním účinkov, ktoré by čierne diery braneworldu mali na elektromagnetické žiarenie cestujúce na Zem z iných galaxií. Každé takéto žiarenie prechádzajúce blízko čiernej diery bude pôsobiť obrovskými gravitačnými silami objektu - efekt nazývaný „gravitačné šošovky“.
"Dobré miesto na hľadanie gravitačných šošoviek čiernymi dierami braneworldu sú výbuchy gama lúčov prichádzajúcich na Zem," uviedol Keeton. Predpokladá sa, že tieto výbuchy gama žiarenia sú vyvolané obrovskými výbuchmi v celom vesmíre. Takéto výbuchy z vesmíru boli objavené neúmyselne americkým letectvom v 60. rokoch.
Keeton a Petters spočítali, že čierne diery braneworldu bránia gama lúčom rovnakým spôsobom, ako kameň v rybníku prekáža prechádzaniu vlnkami. Hornina vytvára po sebe „interferenčný obrazec“, v ktorom sú niektoré vrcholy zvlnenia vyššie, niektoré žľaby sú hlbšie a niektoré vrcholy a žľaby sa navzájom rušia. Interferenčný vzor nesie charakteristiku horniny a vody.
Podobne by čierna diera braneworldu spôsobovala interferenčný obrazec pri prechode výbuchu gama lúčov, keď cestujú na Zem, uviedli Keeton a Petters. Vedci predpovedali výsledné svetlé a tmavé „strapce“ v interferenčnom obrazci, ktorý podľa nich predstavuje prostriedok na odvodenie charakteristík čiernych dier braneworldu a následne aj priestoru a času.
"Zistili sme, že v interferenčných obrazcoch sa objavuje podpis štvrtej dimenzie priestoru," uviedol Petters. „Táto extra priestorová dimenzia vytvára kontrakcie medzi strapcami v porovnaní s tým, čo by ste dosiahli vo všeobecnej relativite.“
Petters a Keeton uviedli, že by malo byť možné zmerať predpovedané okrajové vzory gama žiarenia pomocou gama lúča Veľkoplošného vesmírneho ďalekohľadu, ktorý sa má spustiť na kozmickej lodi v auguste 2007. Teleskop je spoločným úsilím medzi NASA, Ministerstvo energetiky USA a inštitúcie vo Francúzsku, Nemecku, Japonsku, Taliansku a Švédsku.
Vedci tvrdia, že ich predpoveď sa bude vzťahovať na všetky čierne diery braneworldu, či už v našej slnečnej sústave alebo mimo nej.
„Ak je teória braneworldu správna,“ povedali, „v celom vesmíre by malo byť veľa, oveľa viac braneworldových čiernych dier, z ktorých každá by mala mať podpis štvrtej dimenzie vesmíru.“
Pôvodný zdroj: Duke University
