Het gesimuleerde sterrenstelsel is van bovenaf gevisualiseerd, waarbij de donkere centrale gebieden overeenkomen met standaardkrachten en de heldergele gebieden overeenkomen met gewijzigde krachten.
(Afbeelding: © Christian Arnold / Baojiu Li / Durham University.)
Een groep wetenschappers heeft een computersimulatie van het universum gemaakt om een alternatieve theorie te testen voor de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein.
Uit hun studie bleek dat sterrenstelsels die vergelijkbaar zijn met onze eigen Melkweg nog steeds in het universum kunnen ontstaan met gewijzigde zwaartekrachtwetten, wat suggereert dat de relativiteitstheorie niet de enige manier is om de rol van de zwaartekracht in de evolutie van het universum te verklaren.
Natuurkundigen van de Durham University in Engeland hebben de computersimulaties gemaakt met behulp van een toonaangevend alternatief model voor zwaartekracht genaamd "f (R) -gravity", ook wel bekend als de "Chameleon Theory", die het gedrag van de zwaartekracht verandert in overeenstemming met de omgeving. De simulaties lieten zien dat het gemodificeerde zwaartekrachtmodel nog steeds zou kunnen leiden tot vorming van sterrenstelsels.
"Gewijzigde zwaartekrachttheorieën, waaronder [de] kameleontheorie, waren al een tijdje bestudeerd door de gemeenschap, en veel van hun voorspellingen waren bekend", Baojiu Li, natuurkundige aan het Institute for Computational Cosmology aan de Universiteit van Durham en coauteur van de nieuwe studie, vertelde Space.com. 'Het merendeel van deze eerdere onderzoeken is echter uitgevoerd met een kritische vereenvoudiging: de aanname dat het universum alleen donkere materie bevat en geen lichtgevende materie.'
Een van de onbeantwoorde vragen in de kosmologie is de reden dat het universum uitdijt, zei Li, en andere modellen hebben geprobeerd die vraag te beantwoorden door een onbekende kracht genaamd donkere energie te introduceren. Deze constante kracht in de algemene relativiteitstheorie kan de uitbreiding van het universum verklaren, maar doet dit door een enorme hoeveelheid donkere materie op te nemen die niet kan worden waargenomen en onbevestigd blijft.
Wetenschappers geloven dat ongeveer 68% van het universum bestaat uit donkere energie, terwijl donkere materie 27% uitmaakt; normale materie, waaronder lichamen die voor ons zichtbaar zijn zoals planeten, sterren en sterrenstelsels, maakt ongeveer 5% uit.
"Maar alternatieven voor een kosmologische constante, die de versnelde expansie verklaren door de wet van de zwaartekracht te wijzigen, zoals f (R) -zwaartekracht, worden ook algemeen overwogen, aangezien er weinig bekend is over donkere energie", voegde Li eraan toe.
De studie keek ook naar het effect van gemodificeerde zwaartekracht op superzware zwarte gaten, die warmte en materiaal uitstoten dat wegbrandt bij het gas dat nodig is om sterren te vormen. De energie die wordt uitgezonden door zwarte gaten voedt ook kernen die in sterrenstelsels voorkomen en speelt daarom een belangrijke rol bij de vorming van sterrenstelsels.
De bevindingen suggereren echter dat, zelfs met verschillende zwaartekrachtwetten die de hoeveelheid warmte die door zwarte gaten wordt uitgestoten, verminderen, er nog steeds melkwegstelsels worden gevormd in het gesimuleerde model van het universum, net als in het eigenlijke universum.
"De studie zelf zegt niets over de geldigheid van algemene relativiteitstheorie, maar wijst op mogelijke dingen waar je naar zou kunnen kijken als je probeert de kameleontheorie te onderscheiden van algemene relativiteitstheorie met toekomstige gegevens", zei Li.
De onderzoekers zijn van plan hun waarnemingen te testen via de Square Kilometre Array, een groep radiotelescopen in Australië en Zuid-Afrika die medio 2020 operationeel moeten zijn.
De studie is op 8 juli gepubliceerd in Nature Astronomy.
- De zwaartekrachttheorie van Einstein doorstaat de zwaarste test tot nu toe
- 100 jaar geleden bevestigde een experiment met totale zonsverduistering de relativiteitstheorie van Einstein
- 'Solar Gravity Lens' kan exoplaneten scherp in beeld brengen
