Současné teorie nemusí náš vesmír popisovat přesně. Obrazový kredit: Bruselské muzeum výtvarných umění a Institut kosmického dalekohledu. Klikni pro zvětšení
Čínský astronom z University of St Andrews doladil Einsteinovu průkopnickou teorii gravitace a vytvořil „jednoduchou“ teorii, která by mohla vyřešit temné tajemství, které po tři čtvrtiny století zmařilo astrofyziky.
Cílem nového zákona o gravitaci, který vyvinul Dr. Hong Sheng Zhao a jeho belgický spolupracovník Dr. Benoit Famaey z Svobodné univerzity v Bruselu (ULB), je ukázat, zda Einsteinova teorie byla ve skutečnosti správná a zda skutečně existuje astronomické tajemství Temné hmoty. Jejich výzkum byl publikován 10. února v amerických listech Astrophysical Journal Letters. Jejich vzorec naznačuje, že gravitace klesá s ostřejší vzdáleností jako v Einsteinu a jemně se mění ze slunečních soustav na galaxie a vesmír.
Teorie fyziky gravitace byly poprvé vyvinuty Isaacem Newtonem v roce 1687 a zdokonaleny obecnou teorií relativity Alberta Einsteina v roce 1905, aby umožnily ohýbání světla. I když je to první známá síla, gravitace je stále velmi záhadou teorií, které astronomická pozorování ve vesmíru stále nepotvrzují.
„Problémem“ se zlatými zákony Newtona a Einsteina je, že na Zemi fungují velmi dobře, ale nevysvětlují přesně pohyb hvězd v galaxiích a ohýbání světla. V galaxiích se hvězdy rychle otáčejí kolem centrálního bodu, drženého na oběžné dráze gravitační přitažlivostí hmoty v galaxii. Astronomové však zjistili, že se pohybovali příliš rychle na to, aby byli drženi vzájemnou gravitací - takže není dost gravitace, aby držely galaxie pohromadě, místo toho by hvězdy měly být zahozeny ve všech směrech!
Řešení, které navrhl Fritz Zwicky v roce 1933, bylo, že v galaxiích byl neviditelný materiál, který vytvářel dostatečnou gravitaci, aby mohly galaxie držet pohromadě. Vzhledem k tomu, že tento materiál nevyzařuje, žádný astronomové ho nazývají temnou hmotou. Předpokládá se, že tvoří až 90% hmoty ve vesmíru. Ne všichni vědci však akceptují teorii temných látek. V roce 1983 navrhl Moti Milgrom konkurenční řešení a v roce 2004 ho podpořil Jacob Bekenstein. Místo toho, aby existoval neviditelný materiál, navrhl Milgrom, že astronomové chápali gravitaci nesprávně. Navrhl, že příčinou tohoto zrychlení je zvýšení gravitace obyčejné hmoty.
Milgromova teorie byla od té doby zpracována řadou astronomů a Dr. Zhao a Dr. Famaey navrhli novou formulaci své práce, která překonává mnoho problémů, kterým čelily předchozí verze.
Vytvořili vzorec, který umožňuje gravitaci měnit nepřetržitě v různých stupnicích vzdálenosti, a co je nejdůležitější, hodí data pro pozorování galaxií. To, aby se údaje o galaxii stejně dobře hodily do konkurenčního paradigmatu Dark Matter, by bylo stejně náročné jako vyvážení koule na jehle, což motivovalo oba astronomy, aby se podívali na alternativní gravitační nápad.
Legenda říká, že Newton začal přemýšlet o gravitaci, když jablko spadlo na jeho hlavu, ale podle Dr. Zhao: „Není zřejmé, jak by jablko spadlo do galaxie. Teorie pana Newtona by byla mimo dosah - jeho jablko vyletělo z Mléčné dráhy. Snahy obnovit jablko na pěkné oběžné dráze kolem galaxie vedly v průběhu let ke dvěma školám myšlenek: Temná hmota versus nenewtonská gravitace. Částice temné hmoty pocházejí přirozeně z fyziky s krásnými symetriemi a krásně vysvětlují kosmologii; bývají všude. Skutečné tajemství spočívá v tom, jak je udržet v dostatečné vzdálenosti od některých koutů vesmíru. Také Dark Matter přichází ruku v ruce s Dark Energy. Bylo by krajší, kdyby na všechny tyto záhady byla jediná jednoduchá odpověď. “
Dr. Zhao, pokročilý člen PPARC na University of St Andrews, School of Physics and Astronomy a člen Alliance Scottish Universities Physics Alliance (SUPA), pokračoval: „Vždy existovala spravedlivá šance, že astronomové mohou přepsat gravitační zákon. Vytvořili jsme nový vzorec pro gravitaci, který nazýváme „jednoduchým vzorcem“ a který je ve skutečnosti zdokonalením Milgromových a Bekensteinových. Je to dosud v souladu s daty galaxie a pokud budou její předpovědi dále ověřovány pro sluneční soustavu a kosmologii, mohlo by to vyřešit záhadu Temné hmoty. Můžeme být schopni odpovědět na běžné otázky, například zda je Einsteinova teorie gravitace správná a zda skutečně existuje takzvaná temná hmota “.
„Non-newtonovská teorie gravitace je nyní plně specifikována na všech stupních hladkou souvislou funkcí. Je připraveno na spoluobčany padělat. Je na čase udržet otevřenou mysl pro nová pole předpovězená v našem vzorci, zatímco budeme pokračovat v hledání částic temné hmoty. “
Nový vzorec bude v dubnu představen na mezinárodním workshopu v Královské observatoři v Edinburghu, který bude mít příležitost vyzkoušet a diskutovat o přepracované teorii. Dr. Zhao a Dr. Famaey předvedou svůj nový vzorec publiku odborníků na temnou hmotu a gravitaci z deseti různých zemí.
Dr. Famaey komentoval: „Je možné, že ani modifikovaná teorie gravitace, ani teorie temných látek, jak jsou formulovány dnes, nevyřeší všechny problémy galaktické dynamiky nebo kosmologie. Pravda by v zásadě mohla ležet mezi tím, ale je velmi pravděpodobné, že nám chybí něco zásadního o gravitaci a že k vyřešení všech těchto problémů bude zapotřebí radikálně nového teoretického přístupu. Přesto je náš vzorec tak atraktivně jednoduchý, že je lákavé vidět jej jako součást dosud neznámé základní teorie. Zdá se, že všechna data galaxie jsou vysvětlena bez námahy. “
Původní zdroj: PPARC News Release
