Χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο μαύρων τρυπών, οι επιστήμονες από το ομοσπονδιακό πανεπιστήμιο του Ural (UrFU, Yekaterinburg) κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι μια δημοφιλής θεωρία της βαρύτητας που φαίνεται να λειτουργεί τέλεια στο κοσμολογικό επίπεδο (μια υποκατηγορία της Horndeski θεωρίας) δεν ισχύει στον πραγματικό κόσμο!
Η σύγχρονη φυσική έχει συσσωρεύσει πολλές προϋποθέσεις για την αναθεώρηση της γενικής σχετικότητας, συμπεριλαμβανομένης της επιταχυνόμενης επέκτασης του σύμπαντος, της ύπαρξης σκοτεινής ύλης και της αδυναμίας επαναπροσδιορισμού της βαρύτητας.
Όλες οι θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις που είναι γνωστές στην επιστήμη έχουν περιγραφεί στην κβαντική γλώσσα εκτός από τη βαρύτητα. Αυτές οι μικρές ασυνέπειες δείχνουν ότι η θεωρία της σχετικότητας δεν είναι η τελική θεωρία της βαρύτητας, αλλά μια προσέγγιση (μια παρόμοια ιστορία συνέβη με τη θεωρία του Νεύτωνα). Οι θεωρητικοί φυσικοί προτείνουν συνεχώς εκτεταμένες θεωρίες βαρύτητας και αυτά τα μοντέλα πρέπει να συγκριθούν με τις παρατηρήσεις.
Μία από τις απλούστερες εκδοχές μιας τέτοιας εκτεταμένης θεωρίας εμφανίζεται υπό την παραδοχή ότι η σταθερά βαρύτητας (μια θεμελιώδης φυσική ποσότητα που είναι η ίδια στο χρόνο και σε όλα τα σημεία του σύμπαντος) δεν είναι μια σταθερά, αλλά ένα πεδίο που μπορεί να ποικίλει χρονικά και το διάστημα!
Οι επιστήμονες δεν μπορούν να μετρήσουν αυτό το αργά μεταβαλλόμενο πεδίο με ακρίβεια και επομένως μόνο να το αντιληφθούν ως μια σταθερά. Αυτή η θεωρία θέτει τη βαρύτητα με ένα κλιμακωτό πεδίο (δεδομένου ενός μόνο αριθμού σε κάθε σημείο).
Έτσι σχηματίστηκε η πρώτη και απλούστερη θεωρία της βαρύτητας με ένα κλιμακωτό πεδίο, τη θεωρία Brans-Dicke. Αυτή και παρόμοιες θεωρίες θεωρούνται από τους πιο ελπιδοφόρους τρόπους επέκτασης της Γενικής Σχετικότητας.
Στο έργο του, η Daria Tretyakova, PhD από το UrFU, μαζί με τον συνάδελφό της από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο, διερεύνησαν μία από αυτές τις θεωρίες – τη λεγόμενη Horndeski θεωρία. Το πλαίσιο Horndeski δίνει τη γενικότερη θεωρία της βαρύτητας με ένα κλιμακωτό πεδίο, χωρίς αστάθειες, και που περιέχει “υγιή” φυσική – δηλαδή χωρίς ασυνήθιστες παραμέτρους της ύλης, για παράδειγμα, αρνητική ή φανταστική μάζα.
Στο κοσμολογικό επίπεδο, μια υποτάξη των μοντέλων Horndeski, τα οποία είναι συμμετρικά σε σχέση με τη μετατόπιση του κλιμακωτού πεδίου στο διάστημα και στο χρόνο, βοήθησαν τους επιστήμονες να περιγράψουν την επιταχυνόμενη επέκταση του σύμπαντος χωρίς να καταφύγουν σε πρόσθετες θεωρίες. Αυτά τα μοντέλα επιλέχθηκαν για αυστηρές και ολοκληρωμένες δοκιμές.
Οι συγγραφείς της μελέτης εξέτασαν τα μοντέλα Horndeski σε αστροφυσική κλίμακα – την κλίμακα μεμονωμένων αντικειμένων του σύμπαντος – και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι μαύρες τρύπες (ως πραγματικά αντικείμενα) αποδεικνύονται ασταθή στα μοντέλα που προηγουμένως αποδείχθηκαν επιτυχώς στην κοσμολογία.
Κατά συνέπεια, αυτά τα μοντέλα δεν είναι κατάλληλα για να περιγράψουν το πραγματικό σύμπαν, επειδή οι μαύρες τρύπες πιστεύεται ότι σήμερα υπάρχουν στο χώρο ως σταθερά αντικείμενα. Ωστόσο, οι επιστήμονες πρότειναν έναν τρόπο κατασκευής μοντέλων Horndeski που διασφαλίζουν τη σταθερότητα των μαύρων τρυπών.
Το σκεπτικό είναι ένα βήμα προς μια νέα θεωρία της βαρύτητας που πληροί τις απαιτήσεις της σύγχρονης φυσικής. Τώρα, οι συγγραφείς σχεδιάζουν να υποβάλουν τα πρόσφατα προτεινόμενα μοντέλα σε τυποποιημένες δοκιμές για να ελέγξουν την επάρκεια τους στην κοσμολογική και αστροφυσική κλίμακα.
Οι διαπιστώσεις τους έχουν δημοσιεύσει στο Classical and Quantum Gravity.
https://www.youtube.com/watch?v=qX3BiD0LHxo
με Αριθμό Μητρώου 12691
