На краю Всесвіту: вчені перевіряють Ейнштейна та Ейлера

 Команда з Женевського університету розробила перший метод спільної перевірки теорій Ейнштейна та Ейлера про прискорення розширення Всесвіту та темної речовини

Всесвіт служить унікальним навчальним ґрунтом для перевірки законів фізики, особливо законів, запропонованих Ейлером та Ейнштейном. Закони Ейлера проливають світло на рух небесних тіл, тоді як теорія Ейнштейна описує, як ці небесні тіла спотворюють Всесвіт.

Оскільки темна речовина була виявлена ​​і було встановлено, що розширення Всесвіту прискорюється, надійність їх рівнянь перевірила: чи можуть вони пояснити ці таємничі явища? Команда з Женевського університету (Unige) розробила перший спосіб дізнатися. Він враховує ніколи не використовуваний захід: спотворення часу.

Теорії Леонарда Ейлера (1707-1783) та Альберта Ейнштейна (1879-1955) здійснили революцію в нашому розумінні Всесвіту. Завдяки відомому рівнянню, яке носить його ім'я, Ейлер дав вченим потужним інструментом для обчислення руху галактик у Всесвіті. З його загальною теорією відносності Ейнштейн продемонстрував, що Всесвіт не є статичним кадром: його можна спотворити накопичення зірки та галактики.

Фізики перевірили ці рівняння з Viles, і поки що вони були успішними. Однак два відкриття продовжують викрити ці моделі для перевірки: прискорення розширення Всесвіту та існування невидимої темної речовини, яка, як вважають, становить 85% усього матеріалу в просторі. Чи ці таємничі явища все ще підкоряються рівнянням Ейнштейна та Ейлера? Дослідники все ще не можуть відповісти на це питання.

Відсутній інгредієнт

«Проблема полягає в тому, що сучасні космологічні дані не дозволяють нам розрізняти теорію, яка порушує рівняння Ейнштейна, та теорію, яка порушує рівняння Ейлера. Це те, що ми демонструємо в нашому дослідженні. Ми також представляємо математичний метод вирішення цієї проблеми. Це кульмінація десяти років досліджень », - пояснює Камілла Бонвін, доцент кафедри теоретичної фізики факультету природничих наук Uniige та перший автор дослідження.

Дослідники не могли розрізняти надійність цих двох рівнянь на самому краю Всесвіту, оскільки їм не вистачало «інгредієнта»: вимірювання спотворення часу. «До цього ми лише знали, як виміряти швидкість небесних об'єктів та суму спотворень часу та простору. Ми розробили метод доступу до цього додаткового вимірювання, і це вперше », - каже Камілла Бонвен.

Якщо спотворення часу не дорівнює сумі часу і простору - тобто результатом загальної теорії відносності - це означає, що модель Ейнштейна не працює. Якщо спотворення часу не відповідає швидкості галактик, обчислених відповідно до рівняння Ейлера, це означає, що остання є неправильною. "Це дозволить нам з’ясувати, чи є у Всесвіті нові сили чи матерія, які суперечать цим двома теоріями", -пояснює Левон Погхоян, професор кафедри фізики університету Саймона Фрейзера в Канаді та співавтор дослідження. .

Перевірити реальні умови

Ці результати внесуть вирішальний внесок у кілька місій, метою яких є визначення походження прискореного розширення Всесвіту та природи темної речовини. Сюди входить Евклідовий космічний телескоп, який буде запущений у липні 2023 року Європейським космічним агентством (ECA) у співпраці з Unige, та пристроєм спектроскопічної темної енергії (DESI), який розпочав свою 5-річну місію в 2021 році в Арізоні. . У Південній Африці та Австралії є міжнародний проект гігантського радіотелескопа SKA (квадратний кілометр), який розпочнеться в 2028/29.

«Наш метод буде інтегрований у ці різні місії. Це вже стосується Дезі, з якою ми стали зовнішніми працівниками завдяки цьому дослідженню », - захоплено каже Камілла Бонвін. Дослідницька група успішно перевірила свою модель на синтетичних каталогах галактик. Наступний етап буде включати його тестування за допомогою перших даних, наданих DESI, а також ідентифікацію перешкод та мінімізацію систематичних ознак, які можуть заважати його використанню.

Джерело