Den simulerade galaxen visualiserades ovanifrån, med de mörka centrala regionerna motsvarande standardkrafter och de ljusgula regionerna motsvarade modifierade krafter.
(Bild: © Christian Arnold / Baojiu Li / Durham University.)
En grupp forskare har skapat en datasimulering av universum för att testa en alternativ teori till Albert Einsteins teori om allmän relativitet.
Deras studie fann att galaxer som liknar vårt eget Vintergatan fortfarande kan bildas i universum med modifierade tyngdlagar, vilket tyder på att relativitetsteorin inte är det enda sättet att förklara gravitationens roll i universums utveckling.
Fysiker från Durham University i England skapade datorsimuleringar med hjälp av en ledande alternativ modell för tyngdkraft som kallas "f (R) -gravitet", även känd som "Chameleon Theory", som ändrar tyngdkraftsbeteendet enligt den omgivande miljön. Simuleringarna visade att den modifierade gravitationsmodellen fortfarande kunde leda till galaxbildning.
"Modifierade gravitationsteorier, inklusive [Chameleon Theory], hade studerats av samhället ett tag, och mycket av deras förutsägelser var kända," Baojiu Li, en fysiker vid Institute for Computational Cosmology vid Durham University och medförfattare av den nya studien, berättade Space.com. "De flesta av dessa tidigare studier genomfördes dock med en kritisk förenkling - antagandet att universum endast innehåller mörk materia och ingen lysande materia."
En av de obesvarade frågorna i kosmologin är orsaken till att universum expanderar, sade Li, och andra modeller har försökt att besvara den frågan genom att införa en okänd kraft som kallas mörk energi. Denna ständiga kraft i teorin om allmän relativitet kan redogöra för universums expansion, men gör det genom att inkludera en enorm mängd mörk materia som inte kan observeras och förblir obekräftad.
Forskare tror att cirka 68% av universum består av mörk energi, medan mörk materia utgör 27%; normal materia, som inkluderar kroppar som är synliga för oss som planeter, stjärnor och galaxer, utgör cirka 5%.
"Men alternativ till en kosmologisk konstant, som förklarar den accelererade expansionen genom att ändra tyngdlagen, som f (R) -tyngdekraft, övervägs också allmänt med tanke på hur lite som är känt om mörk energi", tillade Li.
Studien tittade också på effekten av modifierad tyngdkraft på supermassiva svarta hål, som avger värme och material som brinner bort vid gasen som behövs för att bilda stjärnor. Energin som släpps ut från svarta hål matar också kärnor som finns i galaxer och spelar därför en viktig roll i galaxbildning.
Resultaten tyder dock på att även med olika tyngdkraftslagar som minskar mängden värme som matas ut av svarta hål, bildas galaxer fortfarande i den simulerade modellen av universum precis som de gör i själva universum.
"Studien i sig säger ingenting om giltigheten av allmän relativitet, men den pekar på möjliga saker man kan titta på när du försöker skilja Chameleon-teorien från allmän relativitet med framtida data," sade Li.
Forskarna planerar att testa sina observationer genom Square Kilometre Array, en grupp radioteleskoper belägna i Australien och Sydafrika som planeras vara igång i mitten av 2020.
Studien publicerades i Nature Astronomy den 8 juli.
- Einsteins tyngdkraftsteori klarar det hårdaste testet hittills
- 100 år sedan, ett totalt solförmörkningsförsök bekräftade Einsteins relativitetsteori
- "Solar Gravity Lens" kan föra exoplaneter i skarpt fokus
