Gravitația a rămas constantă pe întreaga durată a Universului, au descoperit cercetătorii

De peste un secol, astronomii știu că Universul se extinde încă de la Big Bang. În primele 8 miliarde de ani, rata de expansiune a fost relativ constantă, deoarece a fost reținută de gravitație.

Cu toate acestea, datorită misiunilor precum Telescopul Spațial Hubble, astronomii au aflat că acum aproximativ 5 miliarde de ani, rata de expansiune a crescut. Acest lucru a condus la teoria larg acceptată conform căreia o forță misterioasă se află în spatele expansiunii (cunoscută sub numele de Energia Întunecată), în timp ce unii insistă că forța gravitației s-ar putea să se fi schimbat în timp.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Aceasta este o ipoteză controversată, deoarece înseamnă că Teoria Generală a Relativității a lui Einstein este greșită. Însă, potrivit unui nou studiu realizat de Dark Energy Survey Collaboration (DES), natura gravitației a rămas aceeași de-a lungul întregii istorii a Universului, indică Science Alert.

Aceste descoperiri au loc cu puțin timp înainte ca două telescoape spațiale de ultimă generație (Nancy Grace Roman și Euclid) să fie trimise în spațiu pentru a efectua măsurători și mai precise ale gravitației și ale rolului acesteia în evoluția cosmică. Colaborarea DES cuprinde cercetători de la universități și institute din SUA, Marea Britanie, Canada, Chile, Spania, Brazilia, Germania, Japonia, Italia, Australia, Norvegia și Elveția.

Gravitația și expansiunea Universului

Lucrare intitulată „Dark Energy Survey Year 3 Results: Constraints on extensions to Lambda CDM with weak lensing and galaxy clustering” a apărut în revista American Physical Society Physical Review D. Teoria generală a relativității a lui Einstein, pe care a finalizat-o în 1915, descrie modul în care curbura spațiu-timpul este modificată în prezența gravitației. Timp de peste un secol, această teorie a prezis cu exactitate aproape totul în Universul nostru, de la orbita lui Mercur și lentilele gravitaționale până la existența găurilor negre.

Dar între anii 1960 și 1990 au fost descoperite două discrepanțe care i-au determinat pe astronomi să se întrebe dacă teoria lui Einstein este corectă. În primul rând, astronomii au observat că efectele gravitaționale ale structurilor masive (cum ar fi galaxiile și clusterele de galaxii) nu corespundeau cu masa lor observată.

Acest lucru a dat naștere teoriei că spațiul este umplut cu o masă invizibilă care interacționează cu materia „normală” (alias „luminoasă” sau vizibilă) prin gravitație. Între timp, expansiunea observată a cosmosului (și modul în care acesta este supus accelerării) a dat naștere Teoriei Energiei Întunecate și modelului cosmologic Lambda Cold Dark Matter (Lambda CDM).

Materia întunecată rece

Materia întunecată rece este o interpretare în care această masă este compusă din particule mari, care se mișcă lent, în timp ce Lambda reprezintă Energia Întunecată. În teorie, aceste două forțe constituie 95% din conținutul total de masă-energie al Universului, dar toate încercările de a găsi dovezi directe ale acestora au eșuat.

Singura alternativă posibilă este aceea că relativitatea trebuie modificată pentru a ține seama de aceste discrepanțe. Pentru a afla dacă acesta este cazul, membrii DES au folosit telescopul Victor M. Blanco de 4 metri de la Observatorul Inter-American Cerro Telolo din Chile pentru a observa galaxii la o distanță de până la 5 miliarde de ani lumină. Ei sperau să determine dacă gravitația a variat în ultimii 5 miliarde de ani (de când a început accelerația) sau pe distanțe cosmice. Ei au consultat, de asemenea, date de la alte telescoape, inclusiv satelitul Planck al ESA, care cartografiază fundalul cosmic cu microunde (CMB) din 2009.

Au acordat o atenție deosebită modului în care imaginile pe care le-au văzut conțineau distorsiuni subtile datorate materiei întunecate (lentile gravitaționale). După cum a ilustrat prima imagine lansată de telescopul spațial James Webb (JWST), oamenii de știință pot deduce puterea gravitației analizând măsura în care o lentilă gravitațională distorsionează matricea spațiu-timp.

DES a măsurat forma a peste 100 milioane de galaxii

Până acum, colaborarea DES a măsurat formele a peste 100 de milioane de galaxii, iar toate observațiile se potrivesc cu ceea ce prezice Relativitatea Generală. Vestea bună este că teoria lui Einstein încă este valabilă, dar asta înseamnă și că misterul Energiei Întunecate persistă deocamdată.

Din fericire, astronomii nu vor trebui să aștepte mult înainte să fie disponibile date noi și mai detaliate. În primul rând, este misiunea Euclid a ESA, programată să fie lansată cel târziu în 2023. Această misiune va cartografia geometria Universului, analizând 8 miliarde de ani în trecut pentru a măsura efectele materiei întunecate și ale energiei întunecate.

Până în mai 2027, i se va alătura telescopul spațial Nancy Grace al NASA, care va privi în urmă peste 11 miliarde de ani. Acestea vor fi cele mai detaliate sondaje cosmologice efectuate vreodată și se așteaptă să ofere cele mai convingătoare dovezi pentru (sau împotriva) modelului Lambda-CDM.

Misterul încă persistă

În plus, observațiile furnizate de Webb ale celor mai timpurii stele și galaxii din Univers vor permite astronomilor să cartografieze evoluția cosmosului din primele sale perioade. Aceste eforturi au potențialul de a răspunde la unele dintre cele mai presante mistere din Univers.

Acestea includ modul în care Relativitatea, masa observată și expansiunea Universului coincid, dar ar putea oferi, de asemenea, o perspectivă asupra modului în care gravitația și celelalte forțe fundamentale ale Universului (așa cum sunt descrise de mecanica cuantică) interacționează, o așa-numită Teorie a Totului (ToE).

Dacă există un lucru care caracterizează epoca actuală a astronomiei, acesta este modul în care sondajele pe termen lung și instrumentele de ultimă generație se unesc pentru a testa ceea ce a fost subiectul teoriei până acum.

Potențialele descoperiri la care ar putea duce acestea ne vor încânta și ne vor deruta. Dar, în cele din urmă, vor revoluționa modul în care privim Universul.

Vă mai recomandăm și:

Manuscrisul lui Galileo Galilei de la o universitate americană s-a dovedit a fi fals

Cea mai clară imagine cu cea mai masivă stea din Univers, obținută de astronomi

21.000 de pești au murit la un centru de cercetare acvatică al unei universități

Povestea Bibliotecii Centrale Universitare „Carol I”, a cărei inaugurare a fost făcută chiar de rege, la 14 martie 1895 (DOCUMENTAR)