Spostati, Einstein! La teoria del "camaleonte" fornisce spiegazioni alternative per la formazione del cosmo

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La galassia simulata visualizzata dall'alto, con le regioni centrali scure corrispondenti alle forze standard e le regioni di colore giallo brillante corrispondenti alle forze modificate.

(Immagine: © Christian Arnold / Baojiu Li / Università di Durham.)

Un gruppo di scienziati ha creato una simulazione al computer dell'universo al fine di testare una teoria alternativa alla teoria della relatività generale di Albert Einstein.

Il loro studio ha scoperto che galassie simili alla nostra Via Lattea potrebbero ancora formarsi nell'universo con leggi di gravità modificate, suggerendo che la teoria della relatività non è l'unico modo per spiegare il ruolo della gravità nell'evoluzione dell'universo.

I fisici dell'Università di Durham in Inghilterra hanno creato le simulazioni al computer usando un modello alternativo leader per gravità chiamato "f (R) -gravity", noto anche come "Chameleon Theory", che altera il comportamento della gravità in base all'ambiente circostante. Le simulazioni hanno mostrato che il modello di gravità modificato potrebbe ancora portare alla formazione di galassie.

"Le teorie della gravità modificate, tra cui [la] teoria di Chameleon, erano state studiate dalla comunità per un po 'e molte delle loro previsioni erano note", Baojiu Li, un fisico dell'Istituto di cosmologia computazionale dell'Università di Durham e coautore del nuovo studio, ha detto a Space.com. "Tuttavia, la maggior parte di questi studi precedenti sono stati condotti con una semplificazione critica - il presupposto che l'universo contenga solo materia oscura e nessuna materia luminosa".

Una delle domande senza risposta in cosmologia è la ragione per cui l'universo si sta espandendo, ha detto Li, e altri modelli hanno cercato di rispondere a questa domanda introducendo una forza sconosciuta chiamata energia oscura. Questa costante forza nella teoria della relatività generale può spiegare l'espansione dell'universo, ma lo fa includendo una grande quantità di materia oscura che non può essere osservata e rimane non confermata.

Gli scienziati ritengono che circa il 68% dell'universo sia costituito da energia oscura, mentre la materia oscura costituisce il 27%; la materia normale, che comprende corpi a noi visibili come pianeti, stelle e galassie, costituisce circa il 5%.

"Tuttavia, le alternative a una costante cosmologica, che spiegano l'espansione accelerata modificando la legge di gravità, come la f (R) -gravità, sono anche ampiamente considerate dato quanto poco si sa sull'energia oscura", ha aggiunto Li.

Lo studio ha anche esaminato l'effetto della gravità modificata sui buchi neri supermassicci, che espellono il calore e il materiale che brucia via il gas necessario per formare le stelle. L'energia emessa dai buchi neri alimenta anche i nuclei trovati nelle galassie e svolge quindi un ruolo importante nella formazione della galassia.

Tuttavia, i risultati suggeriscono che, anche con leggi di gravità diverse che diminuiscono la quantità di calore che viene espulsa dai buchi neri, le galassie si sono ancora formate nel modello simulato dell'universo proprio come fanno nell'universo reale.

"Lo studio stesso non dice nulla sulla validità della relatività generale, ma indica le possibili cose che si potrebbero guardare quando si cerca di distinguere la teoria di Chameleon dalla relatività generale con dati futuri", ha detto Li.

I ricercatori hanno in programma di testare le loro osservazioni attraverso Square Kilometer Array, un gruppo di radiotelescopi situati in Australia e in Sudafrica che dovrebbero essere operativi entro la metà del 2020.

Lo studio è stato pubblicato su Nature Astronomy l'8 luglio.

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