Vědci otestovali gravitaci v některých z největších struktur ve vesmíru a zjistili, že se chová přesně tak, jak předpovídají dlouhodobě platné fyzikální zákony. (Foto: Flickr / ilustrační)
Galaxie a shluky galaxií sledují působení gravitace napříč vesmírem. iStock Photos Výzkumníci pod vedením Pensylvánské univerzity využili data z Atacama Cosmology Telescope k prozkoumání toho, jak se shluky galaxií pohybují napříč obrovskými kosmickými vzdálenostmi.
Jejich výsledky ukazují, že gravitace s vzdáleností slábne v souladu s zákonem obrácených čtverců, který poprvé popsal Isaac Newton a který byl později zakotven v Einsteinově obecné teorii relativity.
Tyto poznatky zpochybňují alternativní teorie, které naznačují, že se gravitace mění ve velkých měřítkách, a naopak posilují myšlenku, že kosmický pohyb utváří neviditelná složka, temná hmota.
Gravitace platí v měřítku „Astrofyziku trápí obrovský nesoulad v kosmické účetní knize,“ řekl Patricio A. Gallardo.
„Když se podíváme na to, jak hvězdy obíhají v galaxiích nebo jak se galaxie pohybují v galaxiálních kupách, některé se zdají být příliš rychlé na to, kolik viditelné hmoty obsahují.“
Aby ověřili, zda za to může samotná gravitace, analyzovali vědci jemné deformace kosmického mikrovlnného pozadí při jeho průchodu masivními galaxiálními kupami.
Díky těmto deformacím, způsobeným pohybem horkého plynu kolem kup, mohl tým změřit, jak rychle se kupy přibližují jedna k druhé na vzdálenosti dosahující stovek milionů světelných let.
Výsledky se velmi blížily předpovědím klasické a relativistické fyziky a neprokázaly, že by gravitace v těchto měřítcích slábla jinak, než se očekávalo.
„Je pozoruhodné, že zákon inverzní kvadratické závislosti – navržený Newtonem v 17. století a poté začleněný do Einsteinovy obecné teorie relativity – si i v 21. století udržuje svou platnost,“ uvedl Gallardo.
Posílení argumentů pro temnou hmotu Studie se zabývá dlouhodobou hádankou v kosmologii. Pozorování důsledně ukazují, že hvězdy na okrajích galaxií a galaxie uvnitř shluků se pohybují rychleji, než by bylo možné vysvětlit pouze viditelnou hmotou.
„To je ústřední hádanka,“ vysvětlil Gallardo.
„Buď se gravitace chová odlišně ve velmi velkých měřítkách, nebo vesmír obsahuje další hmotu, kterou nemůžeme přímo vidět.“
Protože nové měření potvrzují, že se gravitace chová podle očekávání, výsledky posilují argumenty pro temnou hmotu jako chybějící složku.
„Tato studie posiluje důkazy o tom, že vesmír obsahuje složku temné hmoty,“ řekl Gallardo. „Ale stále nevíme, z čeho je tato složka tvořena.“
Tato práce také klade omezení na teorie, jako je modifikovaná newtonovská dynamika, které se pokoušejí vysvětlit kosmický pohyb změnou zákonů gravitace.
Tím, že výzkum rozšiřuje testy gravitace na vzdálenosti daleko přesahující měřítko jednotlivých galaxií, poskytuje jedno z dosud nejkomplexnějších ověření standardních kosmologických modelů.
Budoucí pozorování využívající podrobnější mapy kosmického mikrovlnného pozadí a rozsáhlejší průzkumy galaxií by mohla tato měření dále zpřesnit a otestovat gravitaci s ještě větší přesností.
„S tolika nezodpovězenými otázkami zůstává gravitace jednou z nejzajímavějších oblastí výzkumu. Je to přirozeně přitažlivé pole,“ řekl Gallardo.
Studie byla publikována v časopise Physical Review Letters .
Článek Obrovský kosmický test dokazuje, že Newton a Einstein stále přesně vysvětlují gravitaci se nejdříve objevil na AC24.cz .
