Die simulierte Galaxie wird von oben sichtbar gemacht, wobei die dunklen zentralen Bereiche den Standardkräften und die hellgelben Regionen den modifizierten Kräften entsprechen.
(Bild: © Christian Arnold / Baojiu Li / Durham University.)
Eine Gruppe von Wissenschaftlern hat eine Computersimulation des Universums erstellt, um eine alternative Theorie zu Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie zu testen.
Ihre Studie ergab, dass sich im Universum mit modifizierten Gravitationsgesetzen immer noch Galaxien bilden können, die unserer eigenen Milchstraße ähneln, was darauf hindeutet, dass die Relativitätstheorie nicht die einzige Möglichkeit ist, die Rolle der Gravitation in der Evolution des Universums zu erklären.
Physiker der Durham University in England erstellten die Computersimulationen unter Verwendung eines führenden alternativen Schwerkraftmodells namens "f (R) -Gravitation", auch als "Chamäleontheorie" bekannt, das das Verhalten der Schwerkraft entsprechend der Umgebung verändert. Die Simulationen zeigten, dass das modifizierte Schwerkraftmodell immer noch zur Galaxienbildung führen kann.
"Modifizierte Gravitationstheorien, einschließlich der Chamäleontheorie, wurden seit einiger Zeit von der Community untersucht, und viele ihrer Vorhersagen waren bekannt", sagte Baojiu Li, Physiker am Institut für Computational Cosmology der Durham University und Mitautor der neuen Studie, sagte Space.com. "Die meisten dieser früheren Studien wurden jedoch mit einer kritischen Vereinfachung durchgeführt - der Annahme, dass das Universum nur dunkle Materie und keine leuchtende Materie enthält."
Eine der unbeantworteten Fragen in der Kosmologie ist der Grund, warum sich das Universum ausdehnt, sagte Li, und andere Modelle haben versucht, diese Frage zu beantworten, indem sie eine unbekannte Kraft namens Dunkle Energie einführten. Diese konstante Kraft in der Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie kann für die Expansion des Universums verantwortlich sein, schließt jedoch eine große Menge dunkler Materie ein, die nicht beobachtet werden kann und unbestätigt bleibt.
Wissenschaftler glauben, dass rund 68% des Universums aus dunkler Energie besteht, während dunkle Materie 27% ausmacht; Die normale Materie, zu der für uns sichtbare Körper wie Planeten, Sterne und Galaxien gehören, macht etwa 5% aus.
"Es werden jedoch auch Alternativen zu einer kosmologischen Konstante in Betracht gezogen, die die beschleunigte Expansion durch Modifikation des Gravitationsgesetzes wie die f (R) -Gravitation erklären, da wenig über dunkle Energie bekannt ist", fügte Li hinzu.
Die Studie untersuchte auch die Auswirkung der modifizierten Schwerkraft auf supermassereiche Schwarze Löcher, die Wärme und Material ausstoßen, das bei dem zur Bildung von Sternen benötigten Gas wegbrennt. Die von Schwarzen Löchern emittierte Energie speist auch Kerne in Galaxien und spielt daher eine wichtige Rolle bei der Galaxienbildung.
Die Ergebnisse legen jedoch nahe, dass selbst mit unterschiedlichen Schwerkraftgesetzen, die die Wärmemenge verringern, die von Schwarzen Löchern abgegeben wird, Galaxien im simulierten Modell des Universums immer noch gebildet werden, genau wie im tatsächlichen Universum.
"Die Studie selbst sagt nichts über die Gültigkeit der allgemeinen Relativitätstheorie aus, weist jedoch auf mögliche Dinge hin, die man betrachten könnte, wenn man versucht, die Chamäleontheorie von der allgemeinen Relativitätstheorie mit zukünftigen Daten zu unterscheiden", sagte Li.
Die Forscher planen, ihre Beobachtungen über das Square Kilometer Array zu testen, eine Gruppe von Radioteleskopen in Australien und Südafrika, die voraussichtlich Mitte 2020 in Betrieb sein werden.
Die Studie wurde am 8. Juli in Nature Astronomy veröffentlicht.
- Einsteins Gravitationstheorie besteht den bislang härtesten Test
- Vor 100 Jahren bestätigte ein Experiment zur totalen Sonnenfinsternis Einsteins Relativitätstheorie
- 'Solar Gravity Lens' könnte Exoplaneten scharf fokussieren
