Теория Эйнштейна даёт трещину: 1,5 миллиарда галактик помогут раскрыть тайну искривлённого пространства

Ученые фиксируют отклонения в поведении гравитации.

Ускоренное расширение Вселенной, обнаруженное 25 лет назад, остаётся одной из самых крупных загадок современной науки. Исследования учёных направлены на проверку основ физики, включая общую теорию относительности Альберта Эйнштейна. В частности, команда из Женевского университета и Университета Тулузы III — Поль Сабатье провела анализ данных проекта Dark Energy Survey (DES), сопоставив их с предсказаниями Эйнштейна. Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, выявили незначительное расхождение, которое меняется в зависимости от эпохи в космической истории, ставя под сомнение универсальность теории Эйнштейна за пределами Солнечной системы.

Согласно теории Эйнштейна, пространство Вселенной деформируется под воздействием массы, подобно гибкому листу, подверженному искривлению. Такие искривления, вызванные гравитацией небесных тел, называются « гравитационными колодцами ». Проходя через этот искажённый каркас, свет отклоняется, аналогично тому, как линза преломляет свет. Это явление получило название «гравитационное линзирование» и впервые было измерено во время солнечного затмения 1919 года, когда предсказания Эйнштейна о двойном отклонении света подтвердились. В отличие от теорий Ньютона, теория Эйнштейна учитывает не только деформацию пространства, но и времени, что приводит к точному искривлению световых лучей.

С использованием данных Dark Energy Survey команда из Женевы и Тулузы смогла проанализировать распределение материи и влияние гравитационных деформаций, сопоставив результаты с теорией Эйнштейна. В результате исследования 100 миллионов галактик на четырёх временных отрезках, охватывающих периоды в 3,5, 5, 6 и 7 миллиардов лет назад, ученые обнаружили, что гравитационные колодцы 6–7 миллиардов лет назад соответствуют предсказаниям Эйнштейна. Однако более «молодые» колодцы (3,5 и 5 миллиардов лет назад) оказались чуть менее глубокими, чем предсказывала теория.

Интересно, что именно на этих временных промежутках Вселенная начала ускоренно расширяться. Это может указывать на общую причину для двух явлений: ускоренное расширение и замедленный рост гравитационных колодцев. Возможно, на больших масштабах гравитация работает по иным законам, чем те, что описаны Эйнштейном.

Тем не менее, выявленные расхождения пока незначительны, и для опровержения теории потребуется достичь порога статистической значимости в 5 сигма. Для дальнейшего анализа команда планирует использовать данные с космического телескопа Euclid , запущенного год назад. Euclid будет фиксировать более точные данные о гравитационном линзировании и сможет наблюдать около 1,5 миллиарда галактик за шесть лет миссии, что позволит расширить понимание и проверить уравнения Эйнштейна на новых масштабах.