Neues Modell könnte seltsames Verhalten auf kosmischer Ebene erklären

Eine Gruppe von Forschern der University of Waterloo und der University of British Columbia hat einen möglichen „kosmischen Fehler“ in der Schwerkraft des Universums entdeckt und damit sein seltsames Verhalten auf kosmischer Ebene erklärt.

Das Papier ist veröffentlicht im Zeitschrift für Kosmologie und Astroteilchenphysik.

In den letzten 100 Jahren haben sich Physiker auf Albert Einsteins Theorie der „allgemeinen Relativitätstheorie“ verlassen, um zu erklären, wie die Schwerkraft im gesamten Universum funktioniert. Die Allgemeine Relativitätstheorie, die sich durch unzählige Tests und Beobachtungen als zutreffend erwiesen hat, legt nahe, dass die Schwerkraft nicht nur drei physikalische Dimensionen, sondern auch eine vierte Dimension beeinflusst: die Zeit.

„Dieses Modell der Schwerkraft war für alles von entscheidender Bedeutung, von der Theorie des Urknalls bis zur Fotografie von Schwarzen Löchern“, sagte Robin Wen, der Hauptautor des Projekts und kürzlich Absolvent der Waterloo Mathematical Physics.

„Aber wenn wir versuchen, die Schwerkraft auf kosmischer Ebene, auf der Skala von Galaxienhaufen und darüber hinaus, zu verstehen, stoßen wir auf offensichtliche Widersprüche mit den Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie. Es ist fast so, als ob die Schwerkraft selbst nicht mehr perfekt mit Einsteins Theorie übereinstimmt. Wir nennen das Inkonsistenz.“ ein „kosmischer Fehler“: Die Schwerkraft wird bei Entfernungen im Milliarden-Lichtjahr-Bereich um etwa ein Prozent schwächer.

Seit mehr als zwanzig Jahren versuchen Physiker und Astronomen, ein mathematisches Modell zu erstellen, das die scheinbaren Inkonsistenzen der Allgemeinen Relativitätstheorie erklärt. Viele dieser Bemühungen fanden in Waterloo statt, das auf eine lange Geschichte hochmoderner Gravitationsforschung zurückblickt, die aus der fortlaufenden interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen angewandten Mathematikern und Astrophysikern resultiert.

„Vor fast einem Jahrhundert entdeckten Astronomen, dass sich unser Universum ausdehnt“, sagte Niayesh Afshordi, Professor für Astrophysik an der University of Waterloo und Forscher am Perimeter Institute.

„Je weiter Galaxien entfernt sind, desto schneller bewegen sie sich, bis hin zu dem Punkt, dass sie sich scheinbar mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegen, dem Maximum, das Einsteins Theorie zulässt. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Einsteins Theorie in genau diesen Maßstäben dies auch tun könnte.“ unzureichend sein.“

Das neue Modell eines „kosmischen Glitches“ des Forschungsteams modifiziert und erweitert Einsteins mathematische Formeln auf eine Weise, die die Inkonsistenz einiger kosmologischer Messungen auflöst, ohne bestehende erfolgreiche Anwendungen der Allgemeinen Relativitätstheorie zu beeinträchtigen.

„Betrachten Sie es als eine Fußnote zu Einsteins Theorie“, sagte Wen. „Sobald Sie eine kosmische Skala erreicht haben, gelten die Allgemeinen Geschäftsbedingungen.“

„Dieses neue Modell könnte der erste Hinweis in einem kosmischen Rätsel sein, das wir über Raum und Zeit hinweg zu lösen beginnen“, sagte Afshordi.