Rozsáhlý kosmický test potvrdil: Gravitace funguje podle Newtona a Einsteina, posiluje se role temné hmoty

Vědci provedli rozsáhlý test gravitace napříč největšími strukturami ve vesmíru a zjistili, že se chová přesně podle dlouho platných fyzikálních zákonů.

Vědci provedli rozsáhlý test gravitace napříč největšími strukturami ve vesmíru a zjistili, že se chová přesně podle dlouho platných fyzikálních zákonů. Výzkumníci z University of Pennsylvania, kteří vedli studii, využili data z Atacama Cosmology Telescope k prozkoumání pohybu galaktických kup na obrovské kosmické vzdálenosti.

Jejich výsledky ukazují, že gravitace slábne s rostoucí vzdáleností v souladu se zákonem inverzních čtverců, který popsal Isaac Newton a později jej Albert Einstein začlenil do své teorie obecné relativity. Tato zjištění zpochybňují alternativní teorie, které naznačují, že se gravitace ve velkých měřítkách mění, a místo toho posilují myšlenku, že neviditelná složka, temná hmota, formuje kosmický pohyb.

„Astrofyziku trápí výrazný nesoulad v kosmickém účetnictví,“ uvedl Patricio A. Gallardo. „Když se podíváme na to, jak hvězdy obíhají v galaxiích nebo jak se galaxie pohybují v galaktických kupách, některé se zdají cestovat příliš rychle na množství viditelné hmoty, kterou obsahují.“ Aby otestovali, zda by za to mohla být zodpovědná samotná gravitace, vědci analyzovali jemné zkreslení kosmického mikrovlnného pozadí, když prochází masivními galaktickými kupami. Tato zkreslení, způsobená pohybem horkého plynu kolem kup, umožnila týmu změřit, jak rychle se kupy pohybují k sobě napříč vzdálenostmi stovek milionů světelných let.

Výsledky se přesně shodovaly s předpověďmi klasické a relativistické fyziky a neukázaly žádné důkazy o tom, že by gravitace slábla jinak, než se očekávalo v těchto měřítkách. „Je pozoruhodné, že zákon inverzních čtverců – navržený Newtonem v 17. století a poté začleněný Einsteinovou teorií obecné relativity – si stále drží své místo v 21. století,“ dodal Gallardo.

Studie řeší dlouhodobou záhadu v kosmologii. Pozorování důsledně ukazovala, že hvězdy na okrajích galaxií a galaxie v kupách se pohybují rychleji, než by samotná viditelná hmota dokázala vysvětlit. „To je ústřední záhada,“ vysvětlil Gallardo. „Buď se gravitace chová jinak ve velmi velkých měřítkách, nebo vesmír obsahuje dodatečnou hmotu, kterou nemůžeme přímo vidět.“ Jelikož nová měření potvrzují, že se gravitace chová podle očekávání, výsledky posilují argumenty pro temnou hmotu jako chybějící složku. „Tato studie posiluje důkazy, že vesmír obsahuje složku temné hmoty,“ řekl Gallardo. „Ale stále nevíme, z čeho je tato složka složena.“

Práce také omezuje teorie, jako je Modifikovaná newtonovská dynamika, které se pokoušejí vysvětlit kosmický pohyb změnou gravitačních zákonů. Rozšířením testů gravitace na vzdálenosti daleko za měřítko jednotlivých galaxií poskytuje výzkum jedno z nejkomplexnějších ověření standardních kosmologických modelů k dnešnímu datu. Budoucí pozorování s detailnějšími mapami kosmického mikrovlnného pozadí a většími průzkumy galaxií by mohla tato měření dále zpřesnit a testovat gravitaci s ještě větší přesností. „S tolika nezodpovězenými otázkami zůstává gravitace jednou z nejfascinujících oblastí výzkumu,“ uzavřel Gallardo.