تصور المجرة المحاكاة من فوق ، مع المناطق المركزية المظلمة المقابلة للقوى القياسية والمناطق الصفراء الزاهية المقابلة للقوى المعدلة.
(الصورة: © Christian Arnold / Baojiu Li / Durham University.)
ابتكرت مجموعة من العلماء محاكاة حاسوبية للكون من أجل اختبار نظرية بديلة لنظرية ألبرت أينشتاين عن النسبية العامة.
وجدت دراستهم أن المجرات المشابهة لدرب التبانة يمكن أن تتشكل في الكون بقوانين الجاذبية المعدلة ، مما يشير إلى أن نظرية النسبية ليست الطريقة الوحيدة لتفسير دور الجاذبية في تطور الكون.
ابتكر الفيزيائيون من جامعة دورهام في إنجلترا المحاكاة الحاسوبية باستخدام نموذج بديل رائد للجاذبية يسمى "الجاذبية f (R)" ، والمعروفة أيضًا باسم "نظرية الحرباء" ، والتي تغير سلوك الجاذبية وفقًا للبيئة المحيطة. أظهرت المحاكاة أن نموذج الجاذبية المعدل يمكن أن يؤدي إلى تكوين المجرة.
"درس نظريات الجاذبية المعدلة ، بما في ذلك [نظرية] الحرباء ، من قبل المجتمع لبعض الوقت ، وكان الكثير من تنبؤاتهم معروفًا ،" باوجيو لي ، الفيزيائي في معهد علم الكونيات الحسابي في جامعة دورهام والمؤلف المشارك من الدراسة الجديدة ، قال لـ Space.com. "ومع ذلك ، أجريت غالبية هذه الدراسات السابقة مع تبسيط نقدي - الافتراض بأن الكون يحتوي فقط على مادة مظلمة ، وليس مادة مضيئة."
قال لي إن أحد الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها في علم الكونيات هو سبب توسع الكون ، وحاولت نماذج أخرى الإجابة على هذا السؤال من خلال إدخال قوة غير معروفة تسمى الطاقة المظلمة. هذه القوة الثابتة في نظرية النسبية العامة يمكن أن تفسر توسع الكون ، ولكنها تفعل ذلك عن طريق تضمين كمية كبيرة من المادة المظلمة التي لا يمكن ملاحظتها وتبقى غير مؤكدة.
يعتقد العلماء أن حوالي 68٪ من الكون يتكون من الطاقة المظلمة ، بينما تشكل المادة المظلمة 27٪. المادة الطبيعية ، التي تتضمن أجسامًا مرئية لنا مثل الكواكب والنجوم والمجرات ، تشكل حوالي 5٪.
وأضاف: "ومع ذلك ، فإن بدائل الثابت الكوني ، الذي يفسر التوسع المتسارع بتعديل قانون الجاذبية ، مثل الجاذبية f (R) ، يُنظر إليها أيضًا على نطاق واسع نظرًا لقلة المعرفة عن الطاقة المظلمة".
كما نظرت الدراسة في تأثير الجاذبية المعدلة على الثقوب السوداء الهائلة ، والتي تطرد الحرارة والمواد التي تحترق في الغاز اللازم لتكوين النجوم. الطاقة المنبعثة من الثقوب السوداء تغذي النوى الموجودة في المجرات ، وبالتالي تلعب دورًا رئيسيًا في تكوين المجرات.
ومع ذلك ، تشير النتائج إلى أنه حتى مع قوانين الجاذبية المختلفة التي تقلل من كمية الحرارة التي تطلقها الثقوب السوداء ، فإن المجرات لا تزال تتشكل في نموذج محاكاة للكون تمامًا كما تفعل في الكون الفعلي.
قال لي: "الدراسة نفسها لا تذكر أي شيء عن صحة النسبية العامة ، لكنها تشير إلى أشياء محتملة يمكن للمرء أن ينظر إليها عند محاولة تمييز نظرية الحرباء عن النسبية العامة مع البيانات المستقبلية".
يخطط الباحثون لاختبار ملاحظاتهم من خلال مصفوفة الكيلومتر المربع ، وهي مجموعة من المقاريب الراديوية الموجودة في أستراليا وجنوب إفريقيا ، ومن المقرر أن يتم تشغيلها بحلول منتصف عام 2020.
نُشرت الدراسة في Nature Astronomy في 8 يوليو.
- اجتازت نظرية أينشتاين للجاذبية أصعب اختبار حتى الآن
- منذ 100 عام ، أكدت تجربة كسوف كلي للشمس نظرية النسبية لأينشتاين
- "عدسة الجاذبية الشمسية" يمكن أن تضع الكواكب الخارجية في تركيز حاد
