Kosmická nesrovnalost: Vědci objevili anomálii ve vesmírné gravitaci, která nemá vůbec existovat

Za posledních 100 let nesčetné studie prokázaly, že největší teorie Alberta Einsteina, jeho obecná teorie relativity, je prakticky neprůstřelná a dokáže vše od předpovědi černých děr až po řízení technologie GPS.

Jak se však vědci vyzbrojují stále výkonnější a sofistikovanější technikou, která je schopna nahlížet do vesmíru v nebývalých detailech, pozorují jevy, které Einsteinova teorie nedokáže vysvětlit. Einsteinova obecná teorie relativity tvrdí, že gravitace způsobuje zakřivení časoprostoru. Když se však přiblížíme k obrovským měřítkům, jako jsou kupy galaxií o rozměrech miliard světelných let, zdá se, že se zákony Einsteinovy teorie gravitace mění.

„Je to skoro jako by samotná gravitace přestala dokonale odpovídat Einsteinově teorii,“ uvedl Robin Wen, nedávný absolvent University of Waterloo, v tiskové zprávě univerzity. Wen je součástí spolupráce mezi University of Waterloo a University of British Columbia, která se snaží tuto záhadu vyřešit a nazývá tuto nesrovnalost v Einsteinově teorii „kosmickou závadou“.

Jejich nová studie, publikovaná v odborném časopise Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, naznačuje, že gravitace je na velmi velkých škálách slabší asi o 1 %. Pokud by se gravitace chovala podle Einsteinovy teorie, pak by tento 1% rozdíl neměl existovat. Kosmologové se obecné teorie relativity v dohledné době nezbaví. Je to stále nápadně přesný rámec pro pochopení gravitace na menších škálách.

„Není to tak, že bychom rozbili fungování vašeho GPS nebo černé díry. Pouze jsme se snažili zjistit, zda existuje nějaká odchylka v největších možných měřítkách,“ řekl Wen. Pokud tato závada skutečně existuje, mohla by kosmologům pomoci vysvětlit některé z největších záhad vesmíru.

Zmírnění kosmologického napětí

Výzkumný tým procházel data kosmického mikrovlnného pozadí, když objevil tuto zjevnou závadu. Kosmické mikrovlnné pozadí je rozsáhlý prostor přetrvávajícího záření, které zůstalo po velkém třesku. Vědci ho využívají k pochopení nejranějších fází vesmíru, například jak vznikaly první galaxie a co se dělo bezprostředně po velkém třesku.

Wen a jeho kolegové použili model, založený na základních fyzikálních zákonech, jako je Einsteinova obecná teorie relativity, a porovnali předpověď svého modelu, jak by měla vypadat data CMB, s pozorovanými daty CMB. Jejich vědecký model neodpovídal pozorováním, tomu, co ve vzdáleném vesmíru skutečně vidíme.

Když však Einsteinovu teorii upravili tak, aby zohledňovala 1% deficit gravitace, jejich model se více shodoval s pozorovacími daty, sdělil Wen. Úprava o 1 % možná nezní jako velký problém, ale je to dost na to, aby to naznačovalo, že Einsteinovu teorii je možná třeba přehodnotit. A co víc, tato chyba nám může pomoci lépe pochopit některé matoucí chování ve vesmíru.

Vesmír, jak ho chápeme, je plný napětí. Někdy se různá měření téhož jevu navzájem neshodují. Jedním z příkladů je Hubbleovo napětí. Problém, který astronomy mate už léta. Hubbleovo napětí se týká protichůdných měření rychlosti rozpínání vesmíru. Podle našeho standardního fyzikálního modelu by měla být rychlost rozpínání vesmíru všude stejná.

Pozorování blízkého vesmíru však naznačují, že rychlost rozpínání je rychlejší než v oblastech vzdáleného vesmíru. Astronomové navrhli několik možných vysvětlení, ale zatím se na žádném nedohodli. Nyní, s touto kosmickou závadou, je na stole nové vysvětlení.

O 1 % slabší gravitace na velkých škálách by mohla snížit Hubblovo napětí tím, že by se rychlost rozpínání vesmíru přiblížila měřením z místních pozorování, řekl Niayesh Afshordi, spoluautor studie a profesor astrofyziky na University of Waterloo, v nedávném rozhovoru na YouTube.

Skutečnost, že by tato kosmická závada mohla astronomům pomoci vyřešit Hubblovo napětí, je dobrým znamením, že možná skutečně existuje. Tato studie však neposkytuje definitivní důkaz o 1% gravitačním deficitu na velkých škálách, řekl Wen.

Prozatím stále existuje možnost, že tato chyba může být výsledkem statistické chyby. „S budoucími daty v příštích 10 letech bychom měli očekávat, že zjistíme, zda se skutečně jedná o skutečnou detekci, nebo jen o výkyv způsobený vaší statistickou silou,“ řekl Wen.

Valerio Faraoni, profesor fyziky a prozatímní děkan přírodovědecké fakulty Bishop’s University, řekl BI, že je rozumné si myslet, že by závada mohla existovat, protože obecná teorie relativity nebyla ve vzdáleném vesmíru testována. Takže „je docela dobře možné, alespoň v principu, že nerozumíme gravitaci ve větším měřítku,“ řekl Faraoni, který se na studii nepodílel.

Domnívá se, že k vyřešení rozporů mezi předpověďmi a pozorováními našeho vesmíru je třeba přemýšlet nestandardně. A přesně to tato studie kosmických zádrhelů dělá. „Pravděpodobně potřebujeme něco pobuřujícího,“ řekl. „Vypadá to exoticky, vypadá to divně. Ale myslím, že musíme být naprosto otevření všem těmto podivným nápadům.“

Dále se Wen a jeho kolegové podrobně podívají na nová data ze spektroskopického přístroje DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument). DESI měří vliv temné energie na rychlost rozpínání vesmíru a vytvořil dosud největší 3D mapu vesmíru.

DESI navíc zjistil, že stejně jako gravitace se temná energie nechová tak, jak astronomové očekávají na velkých kosmologických škálách. Wen chce zjistit, zda spolu tyto dvě „závady“ nějak souvisejí, což by poskytlo ještě více důkazů o nutnosti upravit obecnou teorii relativity.

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: youtube.com, businessinsider.com