Скопления галактик возвращают общую теорию относительности
Изучение света, исходящего от скопления галактик в очередной раз подтверждает общую теорию относительности, знаменитую теорию гравитации Альберта Эйнштейна. Физиками из Дании были измерены гравитационные красные смещения. Результаты измерений исключают некоторые альтернативные модели гравитации - особенно те, которые отрицают существование темной материи.
С момента публикации в 1916 году, общая теория относительности выдержала все экспериментальные попытки опровергнуть ее. В настоящее время отдается предпочтение идее "космологической постоянной и холодной темной материи", космологической модели ΛCDM. Общая теория относительности успешно объясняет многие свойства вселенной, в том числе космический микроволновый фон, гравитационное линзирование и крупномасштабную структуру.
Тем не менее, сила тяжести, действующая на обычную материю не может объяснить все видимые крупномасштабные структуры. Галактики, по-видимому, связаны с невидимой темной материей, которая, как полагают, составляют почти четверть массы-энергии всей Вселенной. Еще менее хорошо понимаемая сущность, темная энергия, как представляется, отвечает за ускоренное расширение Вселенной, и, как полагают, составляют почти три четверти массы-энергии Вселенной. А вот доля во Вселенной обычного вещества, - атомы, молекулы - чуть меньше 5%.
Многие физики ожидают прорыва в понимании природы темной материи и темной энергии. Однако есть и такие, которые считают, что эти понятия являются лишь симптомами болезни теории относительности и рассматривают альтернативные модели гравитации, которые смогут объяснить наблюдения без привлечения темной материи или темной энергии. Одним из вариантов является модификация ньютоновской динамики (МОНД), а также обобщенная тензор-вектор-скалярная (ТеВеС, TeVeS) теория, которая, как предполагается, устранит необходимость в темной материи. Имеется вариант
f
(R)-теории гравитации, которая также избавляет от темной энергии.
Radoslaw Wojtak
и его коллеги из Университета Копенгагена использовали данные из обзора Sloan Digital Sky Survey для проверки этих теорий. Исследование сосредоточено на анализе гравитационного красного смещения галактик в скоплениях галактик. К сожалению, измерить гравитационное красное смещение не легко. Есть и другие источники красного смещения, в том числе космологическое расширение Вселенной и индивидуальные движения галактик внутри скопления. Wojtak и коллеги поэтому рассчитывают среднее красное смещение как функцию расстояния от центра скопления - процесс, который должен исключить эти другие источники.
Группа из Копенгагена обнаружила, что красное смещение согласуется с предсказаниями общей теории относительности, так же как и
f
(R)-теории гравитации, теории, которая пытается избежать темной энергии. Результаты исключают MOND и ТеВеС.
Однако другие астрономы отмечают, что группа из Копенгагена не безусловно исключила ТеВеС. Hongsheng Zhao из Университета Сент-Эндрюс, Великобритания, считает, что исследователи находятся "все еще на ранней стадии", и что могут быть другие варианты ТеВеС, которые они не рассмотрели.