النجاح مع نظرية الجاذبية الجديدة

صورة مجرة ​​مقلدة من الجانب ، خضراء على اليسار ، حمراء على اليمين.

من الدراسة الجديدة ، صورة محاكاة حاسوبية لمجرة ، كما تُرى من الجانب. على اليمين ، باللون الأحمر والأزرق ، ترى كثافة الغاز داخل قرص المجرة ، وتظهر النجوم كنقاط لامعة. على اليسار ، ترى تغيرات القوة في الغاز داخل القرص ، حيث تتوافق المناطق المركزية المظلمة مع القوى القياسية الشبيهة بالنسبية العامة وتتوافق المناطق الصفراء الساطعة مع القوى المحسنة (القوى المعدلة). الصور عبر كريستيان أرنولد / باوجيو لي /جامعة دورهام.

منذ أوائل القرن العشرين ، سميت نظرية أينشتاين في الجاذبية بـالنظرية النسبية العامة- سيطر على نظريات وحسابات علماء الكونيات ، أولئك الذين يشرحون طريقة عمل كوننا ككل. كانت النسبية العامةثبتمرارًا وتكرارًا ، مؤخرًا مع أول مباشرصورة الثقب الأسود. الآن ، يقول علماء الفيزياء في جامعة دورهام في المملكة المتحدة إن نظرية النسبية العامة لأينشتاين قد لا تكونفقططريقة لشرح كيفية عمل الجاذبية أو كيفية تشكل المجرات. لقد حققوا نجاحًا كبيرًا في البحث باستخدام نموذج بديل للجاذبية -و (ص)-جاذبية- تسمى نظرية الحرباء ، لأنها ، على حد تعبيرهم ، 'تغير السلوك وفقًا للبيئة'. يقولون إن نظرية الحرباء هذه هي بديل للنسبية العامة في تفسير تكوين الهياكل في الكون. قد يساعد أيضًا في زيادة فهمالطاقة المظلمة، مادة غامضة يعتقد أن تكونمتسارعمعدل تمدد الكون.

تم نشر الصور الموجودة على هذه الصفحة في 8 يوليو / تموز 2019 بواسطة علماء فيزيائيينكريستيان أرنولدوماتيو ليووباوجيو لي، كل من جامعة دورهاممعهد علم الكونيات الحسابي. إنها نتائج عمليات محاكاة الكمبيوتر الأخيرة التي تم تشغيلها علىديراكنظام مركز البيانات في جامعة دورهام. تظهر المحاكاة أن المجرات مثل مجرتنا درب التبانة لا يزال من الممكن أن تتشكل في الكون حتى مع قوانين الجاذبية المختلفة. أظهر العمل السابق أن الحسابات النظرية باستخدام نظرية الحرباء تعيد إنتاج نجاح النسبية العامة على المستوى النسبي.نطاق صغيرمن نظامنا الشمسي. أظهر فريق دورهام الآن أن هذه النظرية تسمح بمحاكاة واقعية لـهياكل واسعة النطاقمثل درب التبانة. الباحث المشارك في البحث كريستيان أرنولد، قالت:

تسمح نظرية الحرباء بتعديل قوانين الجاذبية حتى نتمكن من اختبار تأثير التغيرات في الجاذبية على تكوين المجرات. من خلال عمليات المحاكاة التي أجريناها ، أظهرنا لأول مرة أنه حتى لو قمت بتغيير الجاذبية ، فلن يمنع ذلك تشكيل المجرات القرصية ذات الأذرع الحلزونية.

لا يعني بحثنا بالتأكيد أن النسبية العامة خاطئة ، لكنه يُظهر أنه ليس من الضروري أن تكون الطريقة الوحيدة لتفسير دور الجاذبية في تطور الكون.

النتائجنشرتفي المراجعة الأقرانمجلةعلم الفلك الطبيعي.

صورة مجرة ​​محاكاة من الأعلى والأخضر على اليسار والأحمر من اليمين.

من الدراسة الجديدة ، صورة محاكاة حاسوبية لمجرة ، كما تُرى من الأعلى. الصورة عبر كريستيان أرنولد / باوجيو لي /جامعة دورهام.



أوضح بيان من هؤلاء الباحثين المزيد عن دراستهم الأخيرة:

درس الباحثون التفاعل بين الجاذبية في نظرية الحرباء والثقوب السوداء الهائلة الموجودة في مركز المجرات. تلعب الثقوب السوداء دورًا رئيسيًا في تكوين المجرات لأن الحرارة والمواد التي تنبعث عند ابتلاع المادة المحيطة يمكن أن تحرق الغاز اللازم لتكوين النجوم ، مما يوقف بشكل فعال تشكل النجوم.

كمية الحرارة المنبعثة من الثقوب السوداء تتغير عن طريق تغيير الجاذبية ، مما يؤثر على كيفية تشكل المجرات. ومع ذلك ، أظهرت عمليات المحاكاة الجديدة أنه حتى مع مراعاة التغيير في الجاذبية الناجم عن تطبيق نظرية الحرباء ، كانت المجرات لا تزال قادرة على التشكل.

قال هؤلاء الفيزيائيون إن عملهم قد يلقي الضوء أيضًا على فهمنا للملاحظةتسريع توسع الكون. يعتقد العلماء أن هذا التوسع مدفوعالطاقة المظلمة، ويقول باحثو دورهام إن النتائج التي توصلوا إليها يمكن أن تكون خطوة صغيرة نحو شرح خصائص هذه المادة. علق رئيس البحث المشارك باوجيو لي قائلاً:

في النسبية العامة ، يفسر العلماء التوسع المتسارع للكون عن طريق إدخال شكل غامض من المادة يسمى الطاقة المظلمة - قد يكون أبسط أشكالها ثابتًا كونيًا ، كثافته ثابتة في المكان والزمان. ومع ذلك ، فإن بدائل الثابت الكوني التي تفسر التوسع المتسارع من خلال تعديل قانون الجاذبية ، مثل الجاذبية f (R) ، تعتبر أيضًا على نطاق واسع نظرًا لمدى ضآلة المعرفة عن الطاقة المظلمة.

باحثو دورهام هم فيزيائيون نظريون ، مثل أينشتاين. عندما تم إثبات نظرية النسبية العامة لأينشتاين لأول مرة - خلال أالكسوف الكلي للشمس عام 1919- انطلق آينشتاين إلى شهرة نجم الروك. الآن النسبية العامة أساسية لعلم الكونيات الحديث. ستكون الخطوة التالية لنظرية الحرباء هي اختبارها ونأمل أن تؤكدها من خلال الملاحظات. ليس هناك شك في أن علماء الفلك الرصديين سيبدأون قريبًا في العمل ، ليخلقوا اختباراتهم الخاصة لنظرية الحرباء الجديدة ، وربما يثبتونها. إذا حدث ذلك وعندما يحدث ، فسيكون الأمر مثيرًا للغاية!

شاب ذو شعر داكن يرتدي بذلة شارب وتعبير كريمة.

ألبرت أينشتاين عام 1912. نشر نظريته العامة للنسبية عام 1915. تأكدت النظرية عام 1919.

خلاصة القول: إن نظرية الحرباء الجديدة لديها القدرة على أن تصبح نظرية بديلة للجاذبية ، تعمل جنبًا إلى جنب مع نظرية أينشتاين للنسبية العامة. تُظهر عمليات المحاكاة الحاسوبية الحديثة أنه يمكن استخدام النظرية لإعادة إنشاء هياكل واسعة النطاق (المجرات) في كوننا.

المصدر: المحاكاة الواقعية لتشكيل المجرة في صيغةو (ص)الجاذبية المعدلة

عبر جامعة دورهام