Astronomen der Universitäten Waterloo und British Columbia haben einen möglichen „kosmischen Fehler“ in der Schwerkraft des Universums entdeckt und damit sein seltsames Verhalten auf kosmischer Ebene erklärt.
Der Artikel ist im Journal of Cosmology and Astroparticle Physics veröffentlicht.
Seit 100 Jahren verlassen sich Physiker auf Albert Einsteins Theorie der „allgemeinen Relativitätstheorie“, um zu erklären, wie die Schwerkraft im gesamten Universum funktioniert. Die Allgemeine Relativitätstheorie, deren Genauigkeit durch unzählige Tests und Beobachtungen nachgewiesen wurde, legt nahe, dass die Schwerkraft nicht nur drei physikalische Dimensionen, sondern auch eine vierte Dimension beeinflusst: die Zeit.
„Dieses Schwerkraftmodell war für alles von entscheidender Bedeutung, von der Theorie des Urknalls bis zur Fotografie von Schwarzen Löchern“, sagte Robin Wen, Hauptautor des Projekts und frischgebackener Absolvent der Waterloo Mathematical Physics, in einer Erklärung.
„Aber wenn wir versuchen, die Schwerkraft auf der kosmischen Skala, 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 von Milliarden Lichtjahren um etwa ein Prozent schwächer.“
Seit mehr als zwanzig Jahren versuchen Physiker und Astronomen, ein mathematisches Modell zu erstellen, um die offensichtlichen Inkonsistenzen der Allgemeinen Relativitätstheorie zu erklären. 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 die Galaxien entfernt sind, desto schneller bewegen sie sich, bis hin zu dem Punkt, dass sie sich fast mit Lichtgeschwindigkeit zu bewegen scheinen, dem von Einsteins Theorie erlaubten Maximum. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Theorie von Einstein in denselben Maßstäben dies tun könnte.“ auch unzureichend sein.“
Das neue „Cosmic Glitch“-Modell 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 nur der erste Hinweis auf ein kosmisches Rätsel sein, das wir in Raum und Zeit zu lösen beginnen“, sagte Afshordi.
