Vzdoruje vesmír Einsteinovi? Nové objevy zpochybňují relativitu

Proč se rozpínání vesmíru zrychluje? I 25 let po objevu zůstává tato otázka jednou z nejhlubších záhad vědy. Její odhalení vyžaduje důkladné prozkoumání základních fyzikálních zákonů, včetně obecné teorie relativity Alberta Einsteina. Výzkumníci z Ženevské univerzity (Université de Genève – UNIGE) a Toulouse III – Paul Sabatier Université nedávno analyzovali data z průzkumu temné energie, aby porovnali Einsteinovy předpovědi s pozorovanými vesmírnými jevy. Zjistili mírný rozpor, který se mění v různých obdobích historie vesmíru.

Tato zjištění, publikovaná v časopise Nature Communications, vyvolávají pochybnosti o schopnosti Einsteinových teorií plně vysvětlit chování vesmíru na největších škálách.

Einsteinovy rovnice se střetávají se záhadami vesmíru
Teorie Alberta Einsteina předpokládá, že vesmír je deformován hmotou, podobně jako se ohýbá pružný list pod těžkým předmětem. Tyto deformace, které vznikají v důsledku gravitační přitažlivosti masivních nebeských těles, se nazývají „gravitační studny“. Když světlo prochází touto nerovnou krajinou, jeho dráha se při průchodu těmito „jamkami“ ohýbá, podobně jako skleněná čočka přesměrovává světlo. Zde však světlo ohýbá gravitace, nikoliv sklo. Tento efekt je známý jako „gravitační čočkování“.

Pozorování gravitační čočky pomáhá vědcům pochopit složení, historii a rozpínání vesmíru. První měření tohoto jevu, které bylo provedeno během zatmění Slunce v roce 1919, potvrdilo Einsteinovu předpověď odklonu světla – dvakrát většího, než předpokládala teorie Isaaca Newtona. Tento rozpor vznikl proto, že Einstein zavedl převratnou koncepci: čas i prostor jsou deformovány gravitací, což vytváří přesné zakřivení, které ohýbá světlo.

Ověřování univerzálních teorií prostřednictvím moderních dat
Platí tyto rovnice i na okraji vesmíru? Touto otázkou se zabývá mnoho vědců, kteří se snaží kvantifikovat hustotu hmoty ve vesmíru a pochopit zrychlování jeho rozpínání. Na základě dat z projektu Dark Energy Survey – projektu mapujícího tvary stovek milionů galaxií – přináší tým z univerzit v Ženevě (UNIGE) a Toulouse III – Paul Sabatier nové poznatky.

„Dosud se k měření rozložení hmoty ve vesmíru používala data z průzkumu temné energie. V naší studii jsme tato data použili k přímému měření zkreslení času a prostoru, což nám umožnilo porovnat naše výsledky s Einsteinovými předpověďmi,“ říká Camille Bonvinová, docentka na katedře teoretické fyziky Přírodovědecké fakulty UNIGE, která výzkum vedla.

Drobná nesrovnalost
Data z průzkumu temné energie umožňují vědcům nahlédnout hluboko do vesmíru, a tedy i do minulosti. Francouzsko-švýcarský tým analyzoval 100 milionů galaxií ve čtyřech různých bodech historie vesmíru: před 3,5; 5; 6 a 7 miliardami let. Tato měření odhalila, jak se v průběhu času vyvíjely „gravitační studny“, které pokrývají více než polovinu historie vesmíru.

„Zjistili jsme, že ve vzdálené minulosti – před 6 a 7 miliardami let – se hloubka studny dobře shoduje s Einsteinovými předpověďmi. Blíže k dnešku, před 3,5 a 5 miliardami let, jsou však o něco mělčí, než předpovídal Einstein,“ prozrazuje Isaac Tutusaus, asistent astronomie na Institutu pro výzkum astrofyziky a planetologie (IRAP/OMP) na Université Toulouse III – Paul Sabatier a hlavní autor studie.

V tomto období, blíže k dnešku, se také začalo zrychlovat rozpínání vesmíru. Odpověď na dva jevy – zrychlování vesmíru a pomalejší růst gravitačních studní – může být tedy stejná: gravitace by mohla na velkých škálách fungovat podle jiných fyzikálních zákonů, než jaké předpověděl Einstein.

Vyzýváte Einsteina?
„Naše výsledky ukazují, že Einsteinovy předpovědi jsou s měřeními neslučitelné o 3 sigma. Řečeno jazykem fyziky, taková hranice neslučitelnosti vzbuzuje náš zájem a vyzývá k dalšímu zkoumání. Tato neslučitelnost však v této fázi není dostatečně velká na to, aby Einsteinovu teorii zneplatnila. Aby se tak stalo, museli bychom dosáhnout hranice 5 sigma. Proto je nezbytné mít k dispozici přesnější měření, která by potvrdila nebo vyvrátila tyto první výsledky, a zjistit, zda tato teorie zůstává v našem vesmíru platná i při velmi velkých vzdálenostech,“ zdůrazňuje Nastassia Grimmová, postdoktorandka na katedře teoretické fyziky UNIGE a spoluautorka studie.

Tým se připravuje na analýzu nových dat z vesmírného teleskopu Euclid, který byl vypuštěn před rokem. Vzhledem k tomu, že Euclid pozoruje vesmír z kosmického prostoru, budou jeho měření gravitační čočky podstatně přesnější. Kromě toho se očekává, že během šesti let mise bude pozorováno přibližně 1,5 miliardy galaxií. To zajistí přesnější měření narušení časoprostoru, což nám umožní nahlédnout dále do minulosti a nakonec ověřit Einsteinovy rovnice.

Zdroj: https://scitechdaily.com/is-the-universe-defying-einstein-new-discoveries-challenge-relativity/

autor: František Martinek