Tokom poslednjih 100 godina, bezbrojne studije su dokazale da je najveća teorija Alberta Ajnštajna – njegova teorija opšte relativnosti – praktično otporna na metke, sposobna za sve, od predviđanja crnih rupa do vođenja vaše GPS tehnologije.
Međutim, kako se naučnici naoružavaju moćnijom i sofisticiranijom tehnologijom, sposobnom da zavire u kosmos do neviđenih detalja, oni vide fenomene koje ne mogu da objasne Ajnštajnovom teorijom.
Ajnštajnova opšta teorija relativnosti kaže da zakrivljenost prostor-vremena izaziva gravitaciju. Ali umanjite do ogromnih razmera poput klastera galaksija koje se prostiru na milijarde svetlosnih godina u prečniku, i čini se da se zakoni Ajnštajnove teorije gravitacije menjaju.
„Skoro kao da sama gravitacija prestaje da savršeno odgovara Ajnštajnovoj teoriji“, rekao je Robin Ven, nedavni diplomac Univerziteta Vaterlo, u univerzitetskom saopštenju za štampu.
Ven je deo saradnje između Univerziteta Vaterlo i Univerziteta Britanske Kolumbije koji su u potrazi za razrešenjem misterije, nazivajući ovo neslaganje u Ajnštajnovoj teoriji „kosmičkom greškom“.
Njihova nova studija, objavljena u časopisu Journal of Cosmologi and Astroparticle Phisics, sugeriše da gravitacija postaje oko 1% slabija na veoma velikim razmerama. Ako se gravitacija ponaša prema Ajnštajnovoj teoriji, onda ova razlika od 1% ne bi trebalo da postoji.
Kosmolozi neće uskoro odustati od opšte teorije relativnosti. To je i dalje zapanjujuće precizan okvir za razumevanje gravitacije na manjim razmerama.
„Nije kao da rušimo način na koji vaš GPS funkcioniše, ili crnu rupu. Samo smo pokušavali da vidimo da li postoji bilo kakvo odstupanje na najvećim mogućim razmerama“, rekao je Ven za Business Insider.
Ako ova greška zaista postoji, to bi moglo pomoći kosmolozima da objasne neke od najvećih misterija univerzuma.
Istraživački tim je češljao podatke kosmičke mikrotalasne pozadine kada je otkrio ovu očiglednu grešku.
Kosmička mikrotalasna pozadina je ogromno prostranstvo dugotrajnog zračenja koje je za sobom ostavio Veliki prasak. Naučnici ga koriste da bi razumeli najranije faze univerzuma, poput toga kako su se formirale prve galaksije i šta se dogodilo neposredno nakon Velikog praska.
Ven i njegove kolege su koristili model – zasnovan na fundamentalnim fizičkim zakonima poput Ajnštajnove teorije opšte relativnosti – i uporedili predviđanje svog modela o tome kako bi CMB podaci trebalo da izgledaju sa opservacionim CMB podacima.
Njihov naučni model se nije poklapao sa zapažanjima – onim što zapravo vidimo u dalekom univerzumu.
Međutim, kada su prilagodili Ajnštajnovu teoriju kako bi uračunali deficit gravitacije od 1%, njihov model se bliže uskladio sa podacima posmatranja, rekao je Ven za BI preko e-pošte.
Prilagođavanje od 1% možda ne zvuči kao velika stvar, ali dovoljno je da sugeriše da će Ajnštajnovoj teoriji možda trebati preispitivanje. I šta više, ovaj kvar nam može pomoći da bolje razumemo neko zbunjujuće ponašanje u univerzumu.
Kosmos je, kako ga razumemo, ispunjen tenzijama. Ponekad se različita merenja istog fenomena ne slažu jedno sa drugim. Jedan primer za to je Hablova napetost – problem koji godinama zbunjuje astronome.
Hablova napetost se odnosi na konfliktna merenja brzine širenja univerzuma. Prema našem standardnom modelu fizike, brzina širenja univerzuma treba da bude svuda ista.
Međutim, posmatranja obližnjeg univerzuma sugerišu da je brzina širenja brža od regiona udaljenog univerzuma. Astronomi su predložili više mogućih objašnjenja, ali se još nisu odlučili na jedno.
Sada, sa ovom kosmičkom greškom, na stolu je novo objašnjenje.
1% slabija gravitacija u velikim razmerama mogla bi da smanji Hablovu napetost približavanjem stope širenja svemira merenjima iz lokalnih posmatranja, rekao je Niaiesh Afshordi, koautor studije i profesor astrofizike na Univerzitetu Vaterlo, u nedavnom intervjuu na Jutjubu.
Činjenica da bi ovaj kosmički problem potencijalno mogao da pomogne astronomima da razreše Hablovu napetost je dobar znak da ona zaista postoji. Ali ova studija ne nudi definitivan dokaz deficita gravitacije od 1% u velikim razmerama, rekao je Ven.
Za sada još uvek postoji šansa da bi ovaj kvar mogao biti rezultat statističke greške. „Sa budućim podacima u narednih 10 godina, trebalo bi da očekujemo da vidimo da li je ovo stvarno otkrivanje ili samo fluktuacija zbog vaše statističke moći“, rekao je Ven.
Valerio Faraoni, profesor fizike i privremeni dekan nauke na Bišop univerzitetu, rekao je za BI da je razumno misliti da bi kvar mogao postojati jer opšta teorija relativnosti nije testirana u dalekom univerzumu.
Dakle, „sasvim je moguće, barem u principu, da ne razumemo gravitaciju u većim razmerama“, rekao je Faraoni, koji nije bio deo studije.
On smatra da, da bismo rešili sukobe između predviđanja i posmatranja našeg univerzuma, moramo da razmišljamo van okvira. I ova studija kosmičkih grešaka radi upravo to.
„Verovatno nam treba nešto nečuveno“, rekao je on. „Izgleda egzotično, izgleda čudno. Ali mislim da moramo biti potpuno otvoreni za sve ove čudne ideje.“
Zatim će Ven i njegove kolege pažljivo pogledati nove podatke iz spektroskopskog instrumenta tamne energije (DESI). DESI meri efekte tamne energije na brzinu širenja univerzuma i kreirao je najveću 3D mapu kosmosa do sada.
Štaviše, DESI je otkrio da se, poput gravitacije, tamna energija ne ponaša onako kako astronomi očekuju na velikim kosmološkim razmerama. Ven želi da otkrije da li su ova dva „promašaja“ na neki način povezana, što bi pružilo još više dokaza za potrebu za podešavanjem opšte teorije relativnosti.
Ali čak i on je skeptičan prema ograničenjima opšte relativnosti. „Ako me zamolite da se kladim na nešto, možda bih se ipak kladio na GR. GR radi tako dobro, zar ne? Za alternativne modele, teško je reći u ovoj fazi“, rekao je on.
