Найбільша карта Всесвіту підтвердила теорію відносності Ейнштейна

24 листопада 2024 р. 17:43

24 листопада 2024 р. 17:43

Аналіз найбільшої в історії тривимірної карти Всесвіту підтвердив справедливість загальної теорії відносності Альберта Ейнштейна. Дослідження, яке охопило 11 мільярдів років космічної еволюції, стало найбільшим випробуванням цієї теорії. Результати показали, що гравітація діє саме так, як це передбачив Ейнштейн, і залишається точним інструментом для пояснення наймасштабніших явищ у Всесвіті. Звіт про дослідження опублікували на сайті препринтів arXiv.org.

Телескоп у Національній обсерваторії Кітт-Пік у США з інструментом DESI. KPNO / NOIRLab / NSF / AURA / R. Sparks

Що таке загальна теорія відносності та для чого її перевіряти?

Загальна теорія відносності, створена Альбертом Ейнштейном у 1915 році, описує гравітацію як викривлення простору-часу під дією масивних об'єктів. Згідно з цією теорією, маса та енергія таких об’єктів змінюють геометрію простору-часу, що впливає на рух об'єктів і навіть на плин часу.

Хоча загальна теорія відносності вже понад століття успішно проходить численні перевірки в лабораторних умовах, науковці прагнуть тестувати її на ще більших масштабах. Останнє дослідження стало можливим завдяки приладу Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), встановленому на телескопі в Національній обсерваторії Кітт-Пік у США.

Як перевіряли теорію?

DESI створює тривимірні карти розподілу галактик, дозволяючи досліджувати, як гравітація формує та впливає на еволюцію космічних структур. За допомогою цього інструменту астрономи зібрали дані про 5,7 мільйона галактик і квазарів, охопивши 11 мільярдів років історії Всесвіту.

Аналіз цих даних підтвердив, що структура Всесвіту відповідає прогнозам загальної теорії відносності. Гравітація діє саме так, як передбачив Ейнштейн, навіть на найбільших космічних масштабах. Крім того, науковці встановили нові обмеження для альтернативних моделей гравітації та темної енергії. Такі теорії, зокрема модифікована ньютонівська динаміка (MOND), припускають, що гравітація може діяти по-різному на великих масштабах. Однак аналіз даних DESI не виявив значних відхилень від прогнозів загальної теорії відносності, підтвердивши її точність.

Що це означає для науки?

Попри успішне підтвердження теорії Ейнштейна, дослідники зафіксували певні невідповідності у швидкості розширення Всесвіту, зокрема в значенні сталої Габбла. Це може вказувати на необхідність уточнення стандартної космологічної моделі Λ-CDM, яка базується на загальній теорії відносності та включає поняття темної матерії та темної енергії, які разом становлять близько 95% маси-енергії Всесвіту.

Проєкт DESI продовжуватиме роботу до 2026 року. До завершення місії планують зібрати дані про понад 40 мільйонів галактик і квазарів. Це відкриє нові можливості для перевірки фундаментальних теорій фізики, дослідження природи темної матерії та темної енергії, а також для уточнення сучасних моделей гравітації та космології.

• Науковці встановили, що гравітація впливає на матерію так само, як і на антиматерію, що допоможе у перевірці фундаментальних принципів загальної теорії відносності.
• А от спеціальну теорію відносності застосували у криптографії, що може знайти застосування у всіх методах шифрування, що покладаються на NP-повні задачі.

Наука