Súčasné teórie nemusia náš vesmír opísať veľmi presne. Obrazový kredit: Múzeum výtvarného umenia v Bruseli a Inštitút vesmírneho teleskopu. klikni na zväčšenie
Čínsky astronóm z University of St Andrews doladil Einsteinovu priekopnícku teóriu gravitácie a vytvoril „jednoduchú“ teóriu, ktorá by mohla vyriešiť temné tajomstvo, ktoré prinieslo astrofyzikov tri storočia.
Cieľom nového zákona o gravitácii, ktorý vypracoval Dr. Hong Sheng Zhao a jeho belgický spolupracovník Dr Benoit Famaey z Slobodnej univerzity v Bruseli (ULB), je dokázať, či je Einsteinova teória v skutočnosti správna a či skutočne existuje astronomické tajomstvo Temnej hmoty. Ich výskum bol publikovaný 10. februára v Astrophysical Journal Letters so sídlom v USA. Ich vzorec naznačuje, že gravitácia klesá so vzdialenosťou menej prudko ako v Einsteine a jemne sa mení zo slnečných systémov na galaxie a vesmír.
Teórie fyziky gravitácie boli prvýkrát vyvinuté Izákom Newtonom v roku 1687 a zdokonalené všeobecnou teóriou relativity Alberta Einsteina v roku 1905, aby umožnili ohýbanie svetla. Aj keď je to najskoršia známa sila, gravitácia je stále veľmi záhadou s teóriami stále nepotvrdenými astronomickými pozorovaniami vo vesmíre.
„Problém“ so zlatými zákonmi Newtona a Einsteina spočíva v tom, že síce veľmi dobre fungujú na Zemi, ale nevysvetľujú presne pohyb hviezd v galaxiách a ohýbanie svetla. V galaxiách sa hviezdy rýchlo otáčajú okolo centrálneho bodu, udržiavaného na obežnej dráhe gravitačnou príťažlivosťou hmoty v galaxii. Astronómovia však zistili, že sa pohybovali príliš rýchlo na to, aby ich držala ich vzájomná gravitácia - takže nie dosť gravitácie na to, aby držali galaxie pohromade, hviezdy by mali byť zahodené vo všetkých smeroch!
Riešenie, ktoré navrhol Fritz Zwicky v roku 1933, spočívalo v tom, že v galaxiách bol neviditeľný materiál, ktorý vytvára dosť gravitácie, aby boli galaxie držané pohromade. Keďže tento materiál nevyžaruje žiadny svetelný astronóm, nazýva sa to „temná hmota“. Predpokladá sa, že predstavuje až 90% hmoty vo vesmíre. Nie všetci vedci však akceptujú teóriu Temnej hmoty. Proti konkurenčnému riešeniu navrhol Moti Milgrom v roku 1983 a podporil ho Jacob Bekenstein v roku 2004. Namiesto existencie neviditeľného materiálu navrhol Milgrom, že astronómovia chápali gravitáciu nesprávne. Navrhol, že príčinou tohto zrýchlenia je zvýšenie gravitácie obyčajnej hmoty.
Milgromovu teóriu odvtedy odviedlo množstvo astronómov a Dr. Zhao a Dr. Famaey navrhli novú formuláciu svojej práce, ktorá prekonáva mnohé problémy, ktorým predchádzali predchádzajúce verzie.
Vytvorili vzorec, ktorý umožňuje, aby sa gravitácia kontinuálne menila v rôznych mierkach vzdialenosti, a čo je najdôležitejšie, hodí sa pre údaje na pozorovanie galaxií. Ak by sa údaje galaxie rovnako dobre hodili do konkurenčnej paradigmy Dark Matter, bolo by také náročné ako vyváženie lopty na ihle, čo motivovalo dvoch astronómov, aby sa pozreli na alternatívnu gravitačnú myšlienku.
Legenda hovorí, že Newton začal premýšľať o gravitácii, keď mu jablko spadlo na hlavu, ale podľa dr. Zhaa: „Nie je zrejmé, ako by jablko spadlo do galaxie. Teória pána Newtona by sa skončila veľkou rezervou - jeho jablko vyletelo z Mliečnej dráhy. Úsilie obnoviť jablko na peknej obežnej dráhe okolo galaxie viedlo v priebehu rokov k dvom myšlienkovým školám: Temná hmota versus n Newtonovská gravitácia. Častice tmavej hmoty pochádzajú prirodzene z fyziky s krásnymi symetriami a krásne vysvetľujú kozmológiu; bývajú všade. Skutočným tajomstvom je, ako ich držať ďalej od niektorých kútov vesmíru. Tiež Dark Matter prichádza ruka v ruke s Dark Energy. Bolo by krajšie, keby existovala jedna jednoduchá odpoveď na všetky tieto tajomstvá. “
Dr. Zhao, pokročilý člen PPARC na Univerzite v St. Andrews, Fakulte fyziky a astronómie a člen Aliancie fyziky škótskych univerzít (SUPA), pokračoval: „Vždy existovala spravodlivá šanca, že astronómovia môžu prepísať gravitačný zákon. Vytvorili sme nový vzorec pre gravitáciu, ktorý nazývame „jednoduchý vzorec“ a ktorý je vlastne vylepšením Milgromových a Bekensteinových. Je to v súlade s doterajšími údajmi o galaxii, a ak sa jeho predpovede ďalej overia pre slnečnú sústavu a kozmológiu, mohlo by to vyriešiť záhadu Temnej hmoty. Možno budeme schopní odpovedať na bežné otázky, ako napríklad či je Einsteinova teória gravitácie správna a či skutočne existuje takzvaná temná hmota. “
„Nenewtonovská teória gravitácie je teraz plne špecifikovaná vo všetkých mierkach hladkou súvislou funkciou. Je pripravené, aby ostatní vedci falšovali. Je načase mať otvorenú myseľ pre nové predpovedané polia v našom vzorci, zatiaľ čo pokračujeme v hľadaní častíc temnej hmoty. “
Nový vzorec sa v apríli predstaví na medzinárodnom workshope v kráľovskom observatóriu v Edinburgu, ktorý bude mať príležitosť otestovať a prediskutovať prepracovanú teóriu. Dr Zhao a Dr Famaey predstavia svoje nové zloženie publiku expertov na temnú hmotu a gravitačným expertom z desiatich rôznych krajín.
Famaey komentoval: „Je možné, že ani modifikovaná teória gravitácie, ani teória temných látok, ako sú formulované dnes, nevyriešia všetky problémy galaktickej dynamiky alebo kozmológie. Pravda by v zásade mohla byť medzi tým, ale je veľmi pravdepodobné, že nám chýba niečo zásadného o gravitácii a že na vyriešenie všetkých týchto problémov bude potrebný radikálne nový teoretický prístup. Napriek tomu je náš vzorec tak atraktívne jednoduchý, že je lákavé vidieť ho ako súčasť doteraz neznámej základnej teórie. Zdá sa, že všetky údaje o galaxiách sú bez námahy vysvetlené. “
Pôvodný zdroj: PPARC News Release
