Астрофізики з Пенсильванського та Кембриджського університетів випробували «на міцність» скалярно-тензорно-векторну теорію гравітації за допомогою цефеїд із найближчих до нас 25 галактик місцевого скупчення. Результат невтішний: у межах точності вимірювань ефекти, передбачені теорією, не підтвердилися.
| Кутовий розподіл найближчих до нас галактик місцевого надскупчення, 25 із яких перевірили на відповідність скалярно-тензорно-векторній теорії гравітації (тут і нижче ілюстрації Bhuvnesh Jain, Vinu Vikram, Jeremy Sakstein). |
Як усі ми пам’ятаємо, у 1998 році астрономи виявили, що швидкість розширення Всесвіту . Це спостереження суперечило «здоровому глузду»: не лише на Землі викинута вибухом матерія поступово сповільнює свій рух, а й у космосі притягання мало б сповільнювати розліт галактик після Великого вибуху. Спостережуване прискорене розширення з часом призведе до того, що з поля зору земних спостерігачів просто зникнуть усі галактики за межами нашого . Вони сховаються за горизонтом подій.
Астрофізика болісно сприйняла це явище. Перша пояснювальна гіпотеза — про те, що прискорення розбігання галактик зумовлене тиском темної енергії, яка є космологічною сталою (густиною енергії вакууму), — має серйозну й досі не подолану слабкість. Більшість квантових теорій поля, ґрунтуючись на енергії квантового вакууму, передбачає величезне значення енергії вакууму (дуже велику космологічну сталу) — на багато порядків вище за допустиме за космологічними уявленнями. Якби все було саме так, галактики розліталися б значно швидше, ніж ми спостерігаємо.
Одна з альтернатив — обійтися без темної енергії. Скалярно-тензорно-векторна теорія гравітації передбачає існування певної п’ятої взаємодії — крім гравітаційної, електромагнітної, сильної та слабкої. Вона багато чого вдало пояснює: розбігання існує тому, що у великих скупченнях матерії, масою понад мільйони сонячних мас, п’ята взаємодія (поле), надто слабка в немасивних системах, дедалі сильніше розштовхує матерію, спричиняючи наростання розбігання галактик. Поле, звісно, може змінюватися в просторі. Теорія також ефективно пояснює відхилення, які астрономи спостерігають під час .
Отже, Бгувнеш Джайн (), Віну Вікрам () і Джеремі Сакстейн (, Кембридж) узяли накопичені дані про 25 найближчих галактик, розташованих на відстані не більш ніж 10 Мпк, у яких можна розрізнити . Ці зорі періодично змінюють свою яскравість, причому зі сталим періодом. Завдяки цьому можна точно обчислити відстань до них і, відповідно, визначити, чи існує різниця у швидкості розбігання різних галактик. Якщо скалярно-тензорно-векторна теорія гравітації правильна, то поле матиме різну інтенсивність у різних місцях, а це означає, що тиск, який змушує галактики «розбігатися», там також буде різним. Отже, різною виявиться швидкість «утікання» галактик від земного спостерігача. Цефеїди також змінюють свою світність залежно від зміни балансу гравітації та тиску. Якщо певна п’ята взаємодія існує, то вона хоча б незначною мірою вплине на гравітацію — а отже, періоди зміни світності цефеїд скоротяться.
| Цього разу цефеїди (у зелених рамках) послужили астрономам для перевірки альтернативних гіпотез гравітації. |
Але вчені не знайшли жодних ознак зміни такого поля: в усіх досліджених 25 галактиках цефеїди поводилися так, ніби жодної п’ятої взаємодії немає. Це означає, що за наявних засобів спостереження підтвердити другу гіпотезу не вдалося, і фізика, як і раніше, стоїть перед питанням несумісності розрахованих варіантів космологічної сталої та спостережуваної швидкості розширення Всесвіту.
Усе це означає, що теорія відносності щодо гравітації всюди (у дослідженому секторі) правильна, а гравітація працює так, як і має. Утім, автори застерігають, що з появою вихідних даних вищої точності ймовірність виявлення відхилень у навколишній групі галактик зберігається, але самі вони оцінюють можливість такого сценарію не вище ніж у 5%.
Що ж, однією екзотичною теорією менше. От тільки що робити з космологічною сталою?..
Підготовлено за матеріалами .
Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.
Коментарі (0):