Ein Forscherteam der kanadischen Universitäten Waterloo und British Columbia hat gerade eine außergewöhnliche Entdeckung veröffentlicht: einen „kosmischen Fehler“ in der Schwerkraft des Universums, der das seltsame Verhalten dieser Kraft bei Messungen im größten Maßstab erklären könnte. … Die Entdeckung wird im Journal of Cosmology and Astroparticle Physics veröffentlicht.
Seit mehr als hundert Jahren verlassen sich Physiker bei der Erklärung der Schwerkraft auf die Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein. Die Theorie, deren Genauigkeit in unzähligen Tests und Beobachtungen nachgewiesen und nachgewiesen wurde, legt nahe, dass die Schwerkraft nicht nur die drei physikalischen Dimensionen (Länge, Breite und Tiefe) beeinflusst, sondern auch eine eindeutig vierte Dimension: die Zeit.
„Dieses Schwerkraftmodell – erklärt Robin Wen, Hauptautor des Artikels – war für alles von entscheidender Bedeutung, von der Urknalltheorie bis zur Möglichkeit, Schwarze Löcher zu fotografieren.“ Aber wenn wir versuchen, die Schwerkraft im kosmischen Maßstab, im Maßstab von Galaxienhaufen und darüber hinaus zu verstehen, stoßen wir auf offensichtliche Widersprüche mit den Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie.“
Der „kosmische Fehler“
Tatsächlich versuchen Physiker und Astronomen seit mehr als zwanzig Jahren, ein mathematisches Modell zu erstellen, das diese offensichtlichen Inkonsistenzen in der Allgemeinen Relativitätstheorie erklären kann. Und viele dieser Bemühungen fanden genau in Waterloo statt.
„Es ist fast so, als ob die Schwerkraft selbst nicht mehr perfekt mit Einsteins Theorie übereinstimmt“, fährt Wen fort. Wir haben diese Inkonsistenz „kosmische Panne“ genannt und besteht darin, dass die Schwerkraft bei Entfernungen von Milliarden Lichtjahren etwa ein Prozent schwächer wird, als sie sein sollte.
„Vor etwa einem Jahrhundert – erklärt der Astrophysiker Niayesh Afshordi, Mitautor der Forschung – entdeckten Astronomen, dass sich unser Universum ausdehnt. Je weiter entfernt die Galaxien sind, desto schneller bewegen sie sich, bis zu dem Punkt, dass sie sich fast mit Lichtgeschwindigkeit zu bewegen scheinen, dem von Einsteins Theorie erlaubten Maximum. „Unsere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass Einsteins eigene Theorie in denselben Maßstäben möglicherweise ebenfalls unzureichend ist.“
Einstein korrigieren
Daher modifiziert und erweitert das von Wen, Afshordi und dem Rest des Teams entwickelte neue „Cosmic Glitch“-Modell Einsteins mathematische Formeln auf eine Weise, die die bei kosmologischen Messungen festgestellten Inkonsistenzen auflöst, ohne jedoch die übrigen erfolgreichen Anwendungen der Allgemeinen Relativitätstheorie zu beeinträchtigen .
„Man kann es sich als Fußnote zu Einsteins Theorie vorstellen“, sagt Wen. „Sobald man eine kosmische Größenordnung erreicht hat, müssen Bedingungen und Konditionen angewendet werden.“
„Das neue Modell“, betont Afshordi, „könnte nur das erste Teil eines kosmischen Puzzles in Raum und Zeit sein, das wir gerade erst zu lösen beginnen.“
