Τα αστέρια νετρονίων θα μας πουν αν είναι απλώς μια ψευδαίσθηση

Προσομοιωμένη σύντηξη δυαδικού αστέρα νετρονίων. Credit: Miguel Bezares—GRAMS SISSA group

Απαιτείται μια τεράστια ποσότητα μυστηριώδους σκοτεινής ενέργειας για να εξηγηθούν κοσμολογικά φαινόμενα, όπως η επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος, χρησιμοποιώντας τη θεωρία του Αϊνστάιν. Αλλά τι θα γινόταν αν η σκοτεινή ενέργεια ήταν απλώς μια ψευδαίσθηση και η ίδια η γενική σχετικότητα έπρεπε να αλλάξει; Μια νέα μελέτη SISSA, που δημοσιεύτηκε στο Επιστολές φυσικής εξέτασης, προτείνει μια νέα προσέγγιση για την απάντηση αυτής της ερώτησης. Μέσα από τεράστιες υπολογιστικές και μαθηματικές προσπάθειες, οι επιστήμονες έχουν δημιουργήσει την πρώτη προσομοίωση συγχωνεύσεων δυαδικών άστρων νετρονίων σε θεωρίες πέρα ​​από τη γενική σχετικότητα που αναπαράγουν συμπεριφορά παρόμοια με τη σκοτεινή ενέργεια σε κοσμολογική κλίμακα. Αυτό καθιστά δυνατή τη σύγκριση της θεωρίας του Αϊνστάιν και των τροποποιημένων εκδόσεων της και, με αρκετά ακριβή δεδομένα, μπορεί να λύσει το μυστήριο της σκοτεινής ενέργειας.


Για περίπου 100 χρόνια τώρα, η γενική σχετικότητα ήταν πολύ επιτυχημένη στην περιγραφή της βαρύτητας σε μια ποικιλία καθεστώτων, περνώντας όλα τα πειραματικά τεστ στη Γη και στο ηλιακό σύστημα. Ωστόσο, για να εξηγήσουμε κοσμολογικές παρατηρήσεις όπως η παρατηρούμενη επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος, πρέπει να εισαγάγουμε σκοτεινά συστατικά, όπως π.χ. μαύρη ύλη και σκοτεινή ενέργειαπου παραμένουν ακόμα μυστήριο.

Ο Enrico Barausse, αστροφυσικός στο SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati) και κύριος ερευνητής της επιχορήγησης ERC GRAMS (GRvity from Astrophysical to Microscopic Scales) αναρωτιέται εάν το σκοτάδι ενέργεια είναι πραγματικό ή, αντίθετα, μπορεί να ερμηνευθεί ως διάσπαση στην κατανόησή μας για τη βαρύτητα. «Η ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας θα μπορούσε να είναι απλώς μια ψευδαίσθηση», λέει, «η επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος θα μπορούσε να προκληθεί από άγνωστες ακόμη αλλαγές στη γενική σχετικότητα, ένα είδος «μαύρου βαρύτητας»».

Η συγχώνευση αστεριών νετρονίων παρέχει μια μοναδική κατάσταση για να ελεγχθεί αυτή η υπόθεση επειδή η βαρύτητα γύρω τους ωθείται στα άκρα. «Τα αστέρια νετρονίων είναι τα πιο πυκνά αστέρια που υπάρχουν, συνήθως μόλις 10 χιλιόμετρα σε ακτίνα, αλλά με μάζα μεταξύ ενός και διπλάσιου της μάζας του Ήλιου μας», εξηγεί ο επιστήμονας. “Αυτό κάνει τη βαρύτητα και τον χωροχρόνο γύρω τους ακραία, επιτρέποντας την άφθονη παραγωγή βαρυτικών κυμάτων όταν δύο από αυτά συγκρούονται. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τα δεδομένα που αποκτήθηκαν κατά τη διάρκεια τέτοιων γεγονότων για να μελετήσουμε τη λειτουργία της βαρύτητας και να ελέγξουμε την ικανότητα του Αϊνστάιν. θεωρία σε νέο παράθυρο».

Σκοτεινή ενέργεια: τα αστέρια νετρονίων θα μας πουν αν είναι απλώς μια ψευδαίσθηση

Προσομοιωμένη σύντηξη δυαδικού αστέρα νετρονίων. Credit: Miguel Bezares—GRAMS SISSA group

Σε αυτή τη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Επιστολές φυσικής εξέτασηςΟι επιστήμονες της SISSA, σε συνεργασία με φυσικούς από το Universitat de les Illes Balears στην Πάλμα ντε Μαγιόρκα, δημιούργησαν την πρώτη δυαδική προσομοίωση σύντηξης αστέρια νετρονίων σε τροποποιημένες θεωρίες βαρύτητας που σχετίζονται με την κοσμολογία: “Αυτός ο τύπος προσομοιώσεων είναι εξαιρετικά δύσκολος”, εξηγεί ο Miguel Bezares, πρώτος συγγραφέας της εργασίας, “λόγω της εξαιρετικά μη γραμμικής φύσης του προβλήματος. Απαιτεί μια τεράστια προσπάθεια υπολογισμού – μήνες λειτουργίας στους υπερυπολογιστές – αυτό κατέστη επίσης δυνατό με τη συμφωνία μεταξύ της κοινοπραξίας SISSA και της CINECA καθώς και από τις νέες μαθηματικές συνθέσεις που έχουμε αναπτύξει, οι οποίες αντιπροσώπευαν μεγάλα εμπόδια για πολλά χρόνια μέχρι την πρώτη μας προσομοίωση.

Χάρη σε αυτές τις προσομοιώσεις, οι ερευνητές μπορούν επιτέλους να συγκρίνουν τη γενική σχετικότητα και την τροποποιημένη βαρύτητα. «Παράξενα, διαπιστώσαμε ότι η υπόθεση της «σκοτεινής βαρύτητας» είναι τόσο καλή όσο γενική σχετικότητα για να εξηγήσει τα δεδομένα που αποκτήθηκαν από τα συμβολόμετρα LIGO και Virgo κατά τη διάρκεια προηγούμενων συγκρούσεων δυαδικών άστρων νετρονίων. Πράγματι, οι διαφορές μεταξύ των δύο θεωριών σε αυτά τα συστήματα είναι αρκετά λεπτές, αλλά μπορεί να είναι ανιχνεύσιμες από βαρυτικά παρεμβολόμετρα επόμενης γενιάς, όπως το τηλεσκόπιο Αϊνστάιν στην Ευρώπη και το Cosmic Explorer στις Ηνωμένες Πολιτείες. Αυτό ανοίγει τη συναρπαστική δυνατότητα χρήσης βαρυτικών κυμάτων για τη διάκριση μεταξύ σκοτεινής ενέργειας και σκότους. βαρύτητα«», καταλήγει ο Barausse.


Ο υπερυπολογιστής δείχνει ότι η «θεωρία του χαμαιλέοντα» μπορεί να αλλάξει τον τρόπο που σκεφτόμαστε τη βαρύτητα


Περισσότερες πληροφορίες:
Miguel Bezares et al, Δεν υπάρχουν στοιχεία για κινητική διαλογή σε προσομοιώσεις συγχωνεύσεων δυαδικών άστρων νετρονίων πέρα ​​από τη γενική σχετικότητα, Επιστολές φυσικής εξέτασης (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.091103

Παραθέτω, αναφορά: Dark Energy: Neutron Stars Will Us If It’s Just An Illusion (3 Μαρτίου 2022) Ανακτήθηκε στις 3 Μαρτίου 2022, από https://phys.org/news/2022-03-dark-energy-neutron- stars-illusion .html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από την ορθή χρήση για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν επιτρέπεται να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημέρωση.

READ  Ισοπέδωση του εσωτερικού των εξωπλανητών της υπερ-Γης

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται.