На краю Вселенной: ученые проверяют Эйнштейна и Эйлера

 Команда из Женевского университета разработала первый метод совместной проверки теорий Эйнштейна и Эйлера об ускоряющемся расширении Вселенной и темной материи.

Исследователи из Женевского университета (UNIGE) разработали новый метод проверки теорий Эйлера и Эйнштейна, рассматривая меру искажения времени, пытаясь объяснить загадочные явления темной материи и ускорение расширения Вселенной. Этот метод, первый в своем роде, может помочь понять, существуют ли во Вселенной новые силы или материя, нарушающие эти две теории. (Фото: scitechdaily.com)

Вселенная служит уникальным полигоном для проверки законов физики, особенно законов, предложенных Эйлером и Эйнштейном. Законы Эйлера проливают свет на движение небесных тел, тогда как теория Эйнштейна описывает, как эти небесные тела искажают Вселенную.

С тех пор, как была открыта темная материя и было обнаружено, что расширение Вселенной ускоряется, достоверность их уравнений подвергалась испытанию: способны ли они объяснить эти загадочные явления? Команда из Женевского университета (UNIGE) разработала первый способ выяснить это. Он учитывает никогда ранее не использовавшуюся меру: искажение времени. Результаты недавно были опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Теории Леонарда Эйлера (1707-1783) и Альберта Эйнштейна (1879-1955) произвели революцию в нашем понимании Вселенной. Благодаря знаменитому уравнению, которое носит его имя, Эйлер дал ученым мощный инструмент для расчета движения галактик во Вселенной. Своей общей теорией относительности Эйнштейн продемонстрировал, что Вселенная не является статичным каркасом: она может быть искажена звездными скоплениями и галактиками.

Физики проверяли эти уравнения всевозможными способами, и пока что они оказались успешными. Однако два открытия продолжают подвергать эти модели проверке: ускорение расширения Вселенной и существование невидимой темной материи, которая, как считается, составляет 85% всей материи в космосе. Эти загадочные явления все еще подчиняются уравнениям Эйнштейна и Эйлера? Исследователи до сих пор не могут ответить на этот вопрос.

Отсутствующий ингредиент

«Проблема в том, что современные космологические данные не позволяют нам провести различие между теорией, которая нарушает уравнения Эйнштейна, и теорией, которая нарушает уравнение Эйлера. Именно это мы и демонстрируем в нашем исследовании. Мы также представляем математический метод решения этой задачи. Это кульминация десяти лет исследований», — объясняет Камилла Бонвин, доцент кафедры теоретической физики факультета естественных наук UNIGE и первый автор исследования.

Исследователи не смогли провести различие между достоверностью этих двух уравнений на самом краю Вселенной, потому что им не хватало «ингредиента»: измерения искажения времени. «До этого мы знали только, как измерять скорость небесных объектов и сумму искажений времени и пространства. Мы разработали метод доступа к этому дополнительному измерению, и это впервые», — говорит Камилла Бонвен.

Если искажение времени не равно сумме времени и пространства — то есть результату общей теории относительности — это означает, что модель Эйнштейна не работает. Если искажение времени не соответствует скорости галактик, рассчитанной по уравнению Эйлера, это означает, что последнее неверно. «Это позволит нам выяснить, существуют ли во Вселенной новые силы или материя, противоречащие этим двум теориям», — объясняет Левон Погосян, профессор кафедры физики Университета Саймона Фрейзера в Канаде и соавтор исследования. .

Проверка в реальных условиях

Эти результаты внесут решающий вклад в несколько миссий, целью которых является определение происхождения ускоренного расширения Вселенной и природы темной материи. К ним относятся космический телескоп EUCLID, который будет запущен в июле 2023 года Европейским космическим агентством (ЕКА) в сотрудничестве с UNIGE, и спектроскопический прибор темной энергии (DESI), который начал свою 5-летнюю миссию в 2021 году в Аризоне. . Существует также международный проект гигантского радиотелескопа SKA (Square Kilometer Array) в Южной Африке и Австралии, наблюдения за которым начнутся в 2028/29 году.

«Наш метод будет интегрирован в эти различные миссии. Это уже относится к DESI, с которым мы стали внешними сотрудниками благодаря этому исследованию», — с энтузиазмом говорит Камилла Бонвин. Исследовательская группа успешно проверила свою модель на синтетических каталогах галактик. Следующий этап будет включать его тестирование с использованием первых данных, предоставленных DESI, а также выявление препятствий и минимизацию систематических особенностей, которые могут помешать его применению.

Источник