Эйнштейн остается на высоте

15 апреля 2010 года, 19:28
Эйнштейн остается на высоте

Два новых независимых исследования протестировали теорию относительности Альберта Эйнштейна (Albert Einstein) так, как никогда до сих пор никто этого не делал. Результаты, полученные при анализе данных рентген-обсерватории «Чандра» (Chandra X-ray Observatory), принадлежащего NASA, показали истинность выкладок Эйнштейна. Каждая группа астрофизиков изучала данные наблюдений за скоплениями галактик, которые являются самыми большими объектами во Вселенной.

Первое исследование, сделанное Фабианом Шмидтом (Fabian Schmidt) и Алексеем Вихлининым из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра Гарвардского университета (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), в соавторстве с Вейном Ху (Wayne Hu) из университета Чикаго (University of Chicago), США, сравнило альтернативную модель гравитации (известную под названием f(R)) с положениями общей теории относительности в объяснении ускорения распространения Вселенной. В настоящее время наиболее популярное объяснение этому ускорению дается через космологическую постоянную (cosmological constant), которая может быть объяснена как энергия, существующая в пустом пространстве. Эту энергию называют «черной энергией» или «темной энергией» (dark energy).

В научной литературе термин «темная энергия» появился в конце прошлого века для обозначения физической среды, заполняющей всю Вселенную. В отличие от различных видов вещества и излучения, от которых можно (хотя бы теоретически) полностью очистить или экранировать некоторый объем, темная энергия в современной Вселенной неразрывно связана с каждым кубическим сантиметром пространства. С некоторой натяжкой можно сказать, что само пространство обладает массой и участвует в гравитационном взаимодействии. (Напомним, что согласно известной формуле E = mc2 энергия эквивалентна массе.)

Первое слово в термине «темная энергия» указывает на то, что эта форма материи не испускает и не поглощает никакого электромагнитного излучения, в частности света. С обычным веществом она взаимодействует только через гравитацию. Слово же «энергия» противопоставляет эту среду структурированной, то есть состоящей из частиц, материи, подчеркивая, что она не участвует в процессе гравитационного скучивания, ведущего к образованию галактик и их скоплений. Иными словами, плотность темной энергии, в отличие от обычного и темного вещества, одинакова во всех точках пространства.

Согласно теории f(R), космическое ускорение происходит не из-за некоей экзотической энергии, а из-за изменения силы тяжести. Измененная сила тяжести также влияет на величину, при которой небольшие увеличения количества вещества вырастают в массивные скопления галактик. Фабиан Шмидт и его коллеги использовали оценки масс 49 галактических скоплений, сравнили их с теоретической моделью Вселенной, исследованиями суперновых звезд и космического микроволнового фона, а также с распределением галактик в большом масштабе. Они не нашли никаких свидетельств того, что сила тяжести отличается от описанной в теории относительности на величинах больших, чем 130 млн световых лет. 

Вторая группа американских ученых, под руководством Давида Рапетти (David Rapetti) из Института астрофизики и космологии частиц Кавли (Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, KIPAC, at Stanford University and SLAC National Accelerator Laboratory), США, проанализировала огромное количество временных и пространственных величин в космосе.

До сих пор теория относительности подтверждалась экспериментами в масштабах от размера лаборатории до размера Солнечной системы. Таким образом, всегда оставалась вероятность, что теория окажется несостоятельной на пространствах значительно больших масштабов. Чтобы проверить это, ученые сравнили показатели рентген-обсерватории относительно того, как быстро скопления галактик растут по сравнению с предсказаниями Эйнштейна. Результаты оказались практически тождественными.

Всего группа Рапетти собрала и оценила данные о 238 кластерах, относительно которых существовала информация, ранее полученная с помощью рентген-телескопа ROSAT. Ее дополнили данные о 71 удаленном кластере, полученные с «Чандры», а также о 23 относительно рядом расположенных кластерах от ROSAT. Итоги наблюдений объединили с данными о суперновых, космическом микроволновом фоне, распределении галактик и оценках удаленности галактических скоплений.

Ключевые слова: астрономия, космос
Просмотров: 2067
Все лента новостей