XX a. pradžioje Alberto Einšteino sukurta matematika, skirta fizinės Visatos gravitaciniam veikimui aprašyti, vis dar išlieka aktuali.
Didžiulio masto tyrimas
Atlikdama vieną iš didžiausių iki šiol įvykdytų bendrojo reliatyvumo bandymų, didžiulė astronomų komanda sudarė beveik 6 milijonų galaktikų pasiskirstymo žemėlapį per 11 milijardų Visatos istorijos metų.
Tai, kaip gravitacija sulipdo šias galaktikas į kosminio tinklo gijas, priešingai Visatos plėtimosi jėgai, ir tai, kaip šis tinklas laikui bėgant vystosi, visiškai atitinka garsiosios Einšteino teorijos prognozes.
Tai bene didžiausias iki šiol atliktas bendrojo reliatyvumo bandymas, apimantis didžiąją dalį 13,8 mlrd. metų Visatos istorijos, o tai reiškia, kad teorija pasitvirtina tiek didžiausiais, tiek mažiausiais mastais.
Astronomų komandos išvados prieš recenzavimą buvo pateiktos trijuose naujausiuose leidiniuose.
„Bendrasis reliatyvumas labai gerai patikrintas Saulės sistemų masteliu, tačiau mums reikėjo patikrinti, ar mūsų prielaida veikia ir daug didesniais mastais.
Tyrinėdami galaktikų formavimosi greitį, galime tiesiogiai patikrinti savo teorijas ir kol kas sutinkame su tuo, ką bendrasis reliatyvumas prognozuoja kosmologiniais mastais.“ – sako Prancūzijos nacionalinio mokslinių tyrimų centro kosmologė Pauline Zarrouk.
Gravitacija yra esminis Visatos veikimo principas
Nežinome, kas yra gravitacija ir kodėl ji yra, tik tai, kad objektai, turintys masę, linkę pritraukti kitus objektus, turinčius masę; kad traukos stiprumas tiesiogiai proporcingas masei; ir kad ji keičia erdvėlaikio geometriją aplink masę.
Jis taip pat yra tarsi klijai, kurie sujungia Visatą. Didelės tamsiosios medžiagos sukurtų gravitacinių laukų gijos tarsi tinklas driekiasi per visą Visatą. Didžioji dalis Visatos medžiagos yra išsidėsčiusi išilgai šio kosminio tinklo gijų ir mazgų.
Tai nuspėjama, išmatuojama ir kol kas labai gerai apribota bei apibrėžta bendrosios reliatyvumo teorijos. Tačiau radus teorijos trūkumų, būtų galima rasti kai kurių nepaprastai opių problemų, pavyzdžiui, nesutaikomų kvantinės mechanikos ir klasikinės fizikos skirtumų, sprendimus.
Todėl mokslininkai toliau ją bando patikrinti, ar Visatos turinys visuose masteliuose atrodo taip, kaip pagal bendrąjį reliatyvumą turėtų atrodyti.
Tai mus atveda prie Lawrence’o Berkeley nacionalinės laboratorijos vadovaujamo Tamsiosios energijos spektroskopinio instrumento (DESI) – didžiulio tarptautinio bendradarbiavimo projekto, kuris šiuo metu siekia sudaryti stebimos Visatos žemėlapį, kad atskleistų didžiausias jos paslaptis.
DESI projekto siekiai
Šis prietaisas veikia nuo 2019 m. Naujieji rezultatai grindžiami išsamia ir išplėstine vos pirmųjų metų prietaiso gautų duomenų analize.
DESI kolaboracija, naudodama šiuos duomenis, atliko kruopščią 5,7 mln. galaktikų ir kvazarų apžvalgą per visą Visatos istoriją, sudarydama jų augimo, evoliucijos ir pasiskirstymo kosminiame tinkle žemėlapį nuo ankstyvosios Visatos prieš 11 mlrd. metų.
Remdamiesi bendrąja reliatyvumo teorija, jie numatė kosminio tinklo augimą ir pasiskirstymą ir nustatė, kad Visata, kurioje gyvename, elgėsi taip, kaip pagal reliatyvumo teoriją ir turėtų elgtis, t. y. epiniu kosminiu mastu. Jei pridėtume daugiau gravitacijos arba ją atimtume, Visata nebeatrodytų taip pat.
Rezultatai gauti po anksčiau šiais metais paskelbto straipsnio, kuriame Visatos plėtimosi greitis buvo nustatytas remiantis kosminėmis akustinių bangų liekanomis, kurios užšalo, kai išsisklaidė ankstyvojoje Visatoje tvyrojusi atominė migla.
DESI kolaboracija tikisi, kad toliau vykdomos pastangos padės atskleisti Visatos evoliuciją, o kartu ir ją lemiančias paslaptingas jėgas.
„Tai pirmas kartas, kai DESI tiria kosminės struktūros augimą. Parodome didžiulę naują galimybę tirti modifikuotą gravitaciją ir pagerinti tamsiosios energijos modelių apribojimus. Ir tai tik ledkalnio viršūnė.“ – sako Mičigano universiteto fizikas Draganas Hutereris.
Rezultatai taip pat leido nustatyti viršutinę neutrino masės ribą, kuri yra tokia „vaiduokliška“ dalelė, kad astronomai negalėjo jos tiksliai pasverti.
Apklausa, kaip ir bendradarbiavimo darbas, tebevyksta. Šiuo metu tyrėjai analizuoja pirmųjų trejų DESI veiklos metų duomenis. Iki prietaiso darbo pabaigos bus surinkti duomenys apie daugiau kaip 40 mln. galaktikų ir kvazarų.
Viena didžiausių vilčių, kad šis prietaisas padės atskleisti tamsiosios medžiagos – paslaptingo nematomo dalyko, atsakingo už papildomos gravitacijos atsiradimą Visatoje – ir tamsiosios energijos – atsakingos už kintamai greitėjantį Visatos plėtimąsi, – prigimtį.
„Tamsioji medžiaga sudaro apie ketvirtadalį Visatos, o tamsioji energija – dar apie 70 proc., ir mes nežinome, kas tai yra.“ – sako fizikas Markas Mausas.
Jis taip pat pridūrė, jog mintis, kad galime fotografuoti Visatą ir spręsti šiuos didelius, fundamentalius klausimus, yra stulbinanti.
