Общая теория относительности прошла многолетние испытания наблюдениями, начиная с измерения Эддингтоном отклонения звездного света Солнцем в 1919 году и заканчивая недавним обнаружением гравитационных волн. Однако пробелы в нашем понимании начинают появляться, когда мы пытаемся применить ее к чрезвычайно малым расстояниям, где действуют законы квантовой механики, или когда мы пытаемся описать всю вселенную, пишет techinsider.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, астрономы решили проверить теорию Эйнштейна в самых больших масштабах. Они предполагают, что эта работа может однажды помочь разрешить некоторые из самых больших загадок в космологии, и его результаты намекают на то, что общую теорию относительности, возможно, потребуется доработать.

Общая теория относительности описывает гравитацию как искривление пространства-времени. Эта сила «изгибает» пути, по которым перемещаются свет и материя. Важно отметить, что она предсказывает, что траектории световых лучей и материи должны быть изогнуты гравитацией одинаково.

Вместе с командой космологов астрономы в новом исследовании проверили основные законы общей теории относительности. Они также исследовали, может ли модификация теории Эйнштейна помочь решить некоторые открытые проблемы космологии, такие как напряженность Хаббла.

Чтобы выяснить, верна ли общая теория относительности в больших масштабах, ученые впервые решили одновременно исследовать три ее аспекта. Это были расширение Вселенной, влияние гравитации на свет и влияние гравитации на материю.

Используя статистический метод, известный как байесовский вывод, они реконструировали изменение гравитации Вселенной за всю ее историю при помощи компьютерной модели, основанной на этих трех параметрах.

Авторы оценили параметры, используя данные о космическом микроволновом фоне со спутника «Планк», каталоги сверхновых, а также наблюдения за формами и распределением далеких галактик с помощью телескопов SDSS и DES. Затем они сравнили полученную реконструкцию с предсказанием модели LCDM (по сути, модели Эйнштейна).

В результате астрономы обнаружили интересные намеки на возможное несоответствие реальных данных и предсказаний Эйнштейна, хотя и с довольно низкой статистической значимостью. Это означает, что, тем не менее, существует вероятность того, что гравитация работает по-разному в больших масштабах, и что общую теорию относительности, возможно, потребуется доработать.

Новое исследование также показало, что очень сложно решить проблему напряженности Хаббла, изменив лишь теорию гравитации. Для полного решения, вероятно, потребуется новый компонент в космологической модели, существовавший до того времени, когда протоны и электроны впервые объединились с образованием водорода сразу после Большого взрыва.