Matematika koju je Albert Einstein osmislio da opiše gravitacijsko djelovanje fizičkog svemira početkom 20. stoljeća još uvijek je snažna.
U jednom od najvećih testova opće relativnosti do sada, veliki tim astronoma mapirao je raspodjelu gotovo 6 miliona galaksija kroz 11 milijardi godina historije svemira.
Način na koji gravitacija skuplja te galaksije duž niti kozmičke mreže protiv vanjske sile širenja Svemira i način na koji se ta mreža razvija tokom vremena, potpuno je u skladu s predviđanjima Einsteinove poznate teorije.
Historija svemira od 13,8 milijardi godina
To je, možda, najveći test opće relativnosti do danas, koji obuhvaća veći dio historije svemira od 13,8 milijardi godina – što znači da se teorija drži na najvećim, kao i na najmanjim razmjerima.
Nalazi su predani za objavljivanje i dostupni su u tri nova preprinta postavljena na arXiv prije recenzije, piše Science Alert.
"Opća teorija relativnosti vrlo je dobro ispitana na razini solarnih sustava, ali također smo morali provjeriti funkcionira li naša pretpostavka na puno većim razinama", kaže kozmologinja Pauline Zarrouk iz francuskog Nacionalnog centra za znanstvena istraživanja.
"Proučavanje brzine formiranja galaksija omogućuje nam izravnu provjeru naših teorija i, za sada, poklapamo se s onim što opća relativnost predviđa na kozmološkim skalama."
Gravitacija je temeljna za način na koji svemir funkcionira. Ne znamo što je to ili zašto jest, samo da objekti s masom teže privući druge objekte s masom; da je snaga privlačenja izravno proporcionalna masi; i da mijenja geometriju prostor-vremena oko mase.
Također se ponaša kao ljepilo koje spaja svemir. Veliki filamenti gravitacijskih polja koje stvara tamna tvar premošćuju cijeli Svemir u svojevrsnoj mreži; a većina materije u Svemiru raspoređena je duž niti i čvorova ove kozmičke mreže.
Predvidljiv je i mjerljiv i, do sada, izuzetno dobro ograničen i definiran općom teorijom relativnosti. Ali pronalaženje nedostataka u teoriji moglo bi otkriti rješenja za neke iznimno teške probleme, kao što su nepomirljive razlike između kvantne mehanike i klasične fizike. Dakle, naučnici ga neprestano ispituju kako bi vidjeli izgleda li sadržaj svemira upravo onako kako opća relativnost kaže da bi trebao, na svim razinama.
Ovo nas dovodi do spektroskopskog instrumenta tamne energije (DESI) pod vodstvom Nacionalnog laboratorija Lawrence Berkeley, goleme međunarodne suradnje koja trenutno radi na mapiranju vidljivog svemira kako bi se otkrile njegove najveće tajne. Djeluje od 2019. godine; novi rezultati temelje se na detaljnoj i proširenoj analizi samo prve godine podataka dobivenih instrumentom.
DESI Collaboration upotrijebio je te podatke kako bi proveo mukotrpno istraživanje 5,7 miliona galaksija i kvazara kroz historiju Svemira, mapirajući njihov rast, evoluciju i distribuciju duž kozmičke mreže od ranog Svemira prije 11 milijardi godina.
Teorija opće relativnosti
Koristili su teoriju opće relativnosti kako bi predvidjeli rast i distribuciju kozmičke mreže i otkrili da se svemir u kojem živimo ponaša onako kako relativnost kaže da bi trebao, na epskoj kozmičkoj razini. Dodajte više gravitacije ili je oduzmite i svemir više neće izgledati isto.
Rezultat je uslijedio nakon rada ranije ove godine koji je mjerio brzinu širenja Svemira na temelju kozmičkih ostataka akustičnih valova koji su se zamrznuli kada se atomska magla koja je ispunjavala rani Svemir razišla. DESI Collaboration se nada da će tekući napori nastaviti rasvjetljavati evoluciju svemira i, zauzvrat, misteriozne sile koje ga pokreću.
"Ovo je prvi put da je DESI promatrao rast kozmičke strukture", kaže fizičar Dragan Huterer sa Sveučilišta u Michiganu. "Pokazujemo ogromnu novu sposobnost ispitivanja modificirane gravitacije i poboljšanja ograničenja na modelima tamne energije. I to je samo vrh ledenog brijega."
Rezultati su također postavili ograničenja na gornju granicu za masu neutrina, čestice toliko 'sablasne' da je nismo mogli precizno izvagati.
Istraživanje još uvijek traje, kao i rad Kolaboracije. Istraživači trenutno analiziraju podatke iz prve tri godine rada DESI-ja. Dok instrument završi svoj posao, prikupit će podatke o više od 40 miliona galaksija i kvazara.
Među najvećim nadama je da će pomoći otkriti prirodu tamne tvari, tajanstvenog nevidljivog nečega odgovornog za stvaranje dodatne gravitacije u Svemiru; i tamna energija, tajanstveno nevidljivo nešto odgovorno za pokretanje promjenjivo ubrzanog širenja Svemira.
"Tamna tvar čini otprilike jednu četvrtinu Svemira, a tamna energija čini još 70 posto, a mi zapravo ne znamo ni što je ni jedno ni drugo", kaže fizičar Mark Maus iz Nacionalnog laboratorija Lawrence Berkeley i kalifornijskog Sveučilišta Berkeley.
"Ideja da možemo snimiti slike svemira i uhvatiti se u koštac s tim velikim, temeljnim pitanjima je nevjerovatna."
