Когда речь идет о космологических масштабах, Земля — лишь точка среди безбрежного океана сверхмассивных черных дыр, сверхплотных нейтронных звезд, взрывных сверхновых и других небесных явлений, которые мы пока можем только теоретически представить. Несмотря на эту космическую незначительность, разумная форма жизни на третьей планете нашей солнечной системы удивительно раскрыла многие огромные тайны Вселенной.
Великолепно обобщенная в общей теории относительности Альберта Эйнштейна, эта теория предсказала многие космологические явления, наблюдаемые нами на протяжении столетия, включая недавние изображения M87 — сверхмассивной черной дыры, удивительно совпадающие с предсказаниями Эйнштейна.
Однако теория не является совершенной. Она начинает давать сбои на "супергоризонте" — предельном расстоянии, которое свет прошел с момента возникновения Вселенной. Эти расхождения заставили некоторых ученых предположить наличие «космического сбоя» в теории. Теперь исследователи из Университета Ватерлоо и Университета Британской Колумбии предложили "расширение" формул Эйнштейна для объяснения этих космических несоответствий. Результаты их 20-летнего труда были опубликованы в марте в Журнале космологии и физики астрочастиц.
Когда мы изучаем гравитацию в космическом масштабе, на уровне скоплений галактик и далее, мы сталкиваемся с явными несоответствиями с предсказаниями общей теории относительности. Похоже, что сама гравитация перестает идеально соответствовать теории Эйнштейна… она становится примерно на один процент слабее на расстояниях в миллиарды световых лет.
Многие пытались оспорить могущественную общую теорию относительности Эйнштейна, которая выстояла более века исследований и экспериментов, и ни у кого не получилось это сделать успешно. Вместо этого исследователи считают свою работу «сноской» к оригинальной теории Эйнштейна, отмечая, что эта теория остается лучшим способом понимания нашей Вселенной, но нуждается в небольших корректировках при изучении далеких галактик, движущихся со скоростью, близкой к скорости света.
Изучив современные данные о космическом микроволновом фоне (CMB) — излучении, испущенном вскоре после Большого взрыва, — исследователи обнаружили, что теория о "космическом сбое" на один процент подходит для объяснения наблюдений на больших космических масштабах. Кроме того, включение этого «космического сбоя» смягчило многие противоречия.
Ниайеш Афшорди из Университета Ватерлоо, соавтор исследования, сказал:
Мы не только увидели это в данных о космическом микроволновом фоне, но это также смягчает множество напряженностей. В частности, скорость расширения Вселенной становится более сопоставимой с тем, что наблюдается на основе локальных измерений [напряжение Хаббла], и формирования структур [напряжение S8], становясь более согласованной с данными о космическом микроволновом фоне и другими наблюдениями галактик.
Исследователи считают, что будущие наблюдения реликтового излучения помогут выяснить, может ли этот сбой объяснить некоторые из неразгаданных загадок Вселенной. Однако, как показывает опыт Эйнштейна и Исаака Ньютона, чьи теории гравитации однажды вытеснили друг друга, эти космологические ответы, скорее всего, породят еще больше новых и увлекательных вопросов.
И разумным жителям этого одинокого объекта в бескрайнем космосе, вероятно, придется разрабатывать новые сноски, расширения и, возможно, даже новые теории для объяснения величайших тайн, окружающих нас.
