Praegused teooriad ei pruugi meie universumit väga täpselt kirjeldada. Pildikrediit: Brüsseli kaunite kunstide muuseum ja kosmoseteleskoobi instituut. Pilt suuremalt
Hiina astronoom St Andrewsi ülikoolist on viimistlenud Einsteini murrangulise gravitatsiooniteooria, luues „lihtsa” teooria, mis suudaks lahendada tumeda mõistatuse, mis on astrofüüsikuid segamini ajanud kolmveerand sajandit.
Brüsseli Vabaülikooli (ULB) dr Hong Sheng Zhao ja tema Belgia kaastöötaja Dr Benoit Famaey poolt välja töötatud uus raskusjõuseadus püüab tõestada, kas Einsteini teooria oli tegelikult õige ja kas Dark Matter astronoomiline müsteerium on tegelikult olemas. Nende uurimistöö avaldati 10. veebruaril USA-s asuvas ajakirjas Astrophysical Journal Letters. Nende valem lubab arvata, et gravitatsioon langeb vahemaaga vähem järsult nagu Einsteini puhul ja muutub peensüsteemidest delikaatselt galaktikateks ja universumiks.
Gravitatsioonifüüsika teooriad töötas esmakordselt välja Isaac Newton 1687. aastal ja täpsustas Albert Einsteini üldist relatiivsusteooriat 1905. aastal, et võimaldada kerget painutamist. Ehkki see on kõige varasem teadaolev jõud, on gravitatsioon endiselt väga suur mõistatus teooriatega, mida kosmose astronoomilised vaatlused veel kinnitavad.
Newtoni ja Einsteini kuldsete seadustega kaasnev probleem on küll maa peal väga hea töötamisega, kuid ei seleta tähtede liikumist galaktikates ja valguse paindumist täpselt. Galaktikates pöörlevad tähed kiiresti keskpunkti ümber, mida orbiidil hoiab galaktikas oleva aine gravitatsiooniline atraktiivsus. Astronoomid leidsid siiski, et nad liiguvad liiga kiiresti, et neid teineteise raskusjõud kinni hoiaks - seega ei tohiks galaktikate koos hoidmiseks piisavalt gravitatsiooni, vaid tähed tuleks igas suunas visata!
Selle lahendus, mille pakkus välja Fritz Zwicky 1933. aastal, oli see, et galaktikates oli nähtamatuid materjale, mis moodustasid galaktikate koos hoidmiseks piisavalt gravitatsiooni. Kuna see materjal ei kiirga, ei kutsu astronoomid seda tumedaks. Arvatakse, et see moodustab kuni 90% universumi ainest. Kuid mitte kõik teadlased ei aktsepteeri tumeda aine teooriat. Moti Milgrom pakkus välja konkureeriva lahenduse 1983. aastal ja Jacob Bekenstein toetas seda 2004. aastal. Nähtamatu materjali olemasolu asemel tegi Milgrom ettepaneku, et astronoomid mõistsid raskust valesti. Ta tegi ettepaneku, et selle kiirenemise põhjuseks on tavalise aine raskuse suurenemine.
Milgromi teooriat on pärast seda töötanud mitmed astronoomid ning dr Zhao ja Dr Famaey on teinud ettepaneku oma töö uueks sõnastuseks, mis ületaks paljusid eelnevate versioonide ees seisvaid probleeme.
Nad on loonud valemi, mis võimaldab gravitatsioonil pidevalt muutuda erinevatel kaugusskaaladel ja mis kõige tähtsam, sobib andmetega galaktikate vaatluste jaoks. Galaktikaandmete võrdselt sobitamine konkureeriva Dark Matter'i paradigmasse oleks sama keeruline kui kuuli tasakaalustamine nõelal, mis motiveeris kahte astronoomi otsima alternatiivset gravitatsiooniideed.
Legendi kohaselt hakkas Newton mõtlema raskusjõule, kui õun kukkus talle pähe, kuid dr Zhao sõnul: “Pole ilmne, kuidas õun galaktikas kukub. Hr Newtoni teooria oleks suure varuga - tema õun lendaks Linnuteelt välja. Jõupingutused õuna taastamiseks galaktika ümber kenal orbiidil on aastate jooksul viinud kahe mõttekooli: Dark Matter versus mitte-Newtoni gravitatsioon. Dark Matter osakesed on looduslikult pärit füüsikast, ilusa sümmeetriaga ja seletavad kaunilt kosmoloogiat; nad kipuvad olema igal pool. Tõeline mõistatus on see, kuidas hoida neid universumi mõnest nurgast eemal. Ka Dark Matter on käsikäes Dark Energy'ga. Ilusam oleks, kui kõigile neile saladustele oleks üks lihtne vastus ”.
St Andrewsi ülikooli füüsika- ja astronoomiakooli PPARC edasijõudnud liige ja Šoti ülikoolide füüsika liidu (SUPA) liige dr Zhao jätkas: „Alati on olnud õiglane võimalus, et astronoomid kirjutavad gravitatsiooniseaduse ümber. Oleme loonud uue raskusjõu valemi, mida kutsume „lihtsaks valemiks“ ja mis on tegelikult Milgromi ja Bekensteini täpsustus. See on kooskõlas galaktika seniste andmetega ja kui selle ennustusi Päikesesüsteemi ja kosmoloogia osas täiendavalt kontrollitakse, võiks see lahendada Dark Matter mõistatuse. Võimalik, et suudame vastata tavalistele küsimustele, näiteks kas Einsteini gravitatsiooniteooria on õige ja kas nn tume aine on tegelikult olemas ”.
Mitte-Newtoni gravitatsiooniteooria on nüüd kõigil skaaladel täielikult määratletud sujuva pideva funktsiooni abil. See on valmis kaasteadlaste võltsimiseks. Kui jätkame Dark Matter osakeste otsingut, on aeg hoida avatus uute väljade suhtes, mida meie valemis ennustatakse. ”
Uut valemit esitletakse aprillis Edinburghi kuninglikus observatooriumis toimuval rahvusvahelisel õpikojas, kus antakse võimalus katsetatud teooria üle arutleda ja seda arutada. Dr Zhao ja Dr Famaey demonstreerivad oma uut valemit Dark Matter publikule ja kümne erineva riigi gravitatsiooniekspertidele.
Dr Famaey kommenteeris: “Võimalik, et ei modifitseeritud gravitatsiooniteooria ega Dark Matter teooria, nagu need tänapäeval sõnastatakse, ei lahenda kõiki galaktilise dünaamika ega kosmoloogia probleeme. Tõde võib põhimõtteliselt peituda vahepeal, kuid on väga usutav, et meil puudub gravitatsiooni osas midagi fundamentaalset ja kõigi nende probleemide lahendamiseks on vaja radikaalselt uut teoreetilist lähenemisviisi. Sellegipoolest on meie valem nii atraktiivselt lihtne, et on kiusatus näha seda veel tundmatu põhiteooria osana. Tundub, et kõiki galaktika andmeid seletatakse vaevata ”.
Algne allikas: PPARC pressiteade
