Einstein elméleteit alapul véve nagy mennyiségű, titokzatos sötét energiára van szükség bizonyos kozmológiai jelenségek megmagyarázásához; ilyen például az univerzum gyorsuló tágulása. Felmerül a kérdés, mi van akkor, ha a sötét energia csak egyfajta ,,illúzió” és valójában magát az általános relativitáselméletet kellene módosítani? A Physical Review Letters tudományos folyóiratban publikált új SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati) tanulmány újfajta megközelítéssel igyekszik ezt a kérdést megválaszolni. Elképesztő számítási és matematikai erőfeszítéseiknek köszönhetően elkészült kettős neutroncsillagok összeolvadásának első szimulációja, ahol az általános relativitáselméleten túl más megközelítésekkel is modelleztek. Így össze lehet vetni Einstein elméleteit a módosított változataival, elegendő adat ismeretében pedig akár a sötét energia létezését övező kérdéseket is meg lehetne válaszolni.
Az általános relativitáselmélet már körülbelül 100 éve magyarázza sikeresen a gravitáció működését különféle méretskálákon, eddig pedig a Földön és a Naprendszerben is minden próbát kiállt. Kozmológiai megfigyelésekhez viszont, mint például az univerzum egyre gyorsuló tágulása, további komponenseket kell bevezetnünk, mint a sötét energia vagy a sötét anyag, amiknek számos tulajdonsága még máig ismeretlen. Enrico Barausse, a GRAMS (GRavity from Astrophysical to Microscopic Scales) kutatás vezetője szerint elképzelhető, hogy a sötét energia létezése csupán egy illúzió. Az univerzum tágulásának gyorsulása következhet az általános relativitáselmélet egy még ismeretlen módosulásából is, egyfajta ,,sötét gravitáció” miatt is.
A neutroncsillagok összeolvadása különleges lehetőséget nyújt ennek a hipotézisnek a tesztelésére, mert körülöttük egészen extrém szintekre tolódik a gravitáció. A neutroncsillagok a legsűrűbb létező csillagok, tipikusan alig 10 km-es sugaruk mellett tömegük akár a mi Napunk kétszerese is lehet. Emiatt a gravitáció és a téridő körülöttük egészen extrém, bőven keletkeznek gravitációs hullámok, mikor ketten ütköznek. Az ilyen eseményekről készített mérési adatokkal tanulmányozhatjuk a gravitáció működését és újfajta módon tesztelhetjük Einstein elméleteit.
Az új tanulmányban bonyolult szimulációk segítségével vetették össze az általános relativitáselméletet a módosított gravitáció hipotézisével. Az eredményeik szerint, meglepő módon a ,,sötét gravitáció” feltevése egyformán jól magyarázza a LIGO és Virgo Interferométerek korábbi kettős neutroncsillag-ütközések során rögzített mérései adatait, mint az általános relativitáselmélet. A két elmélet közötti különbségek annyira aprók, hogy valószínűleg csak a gravitációs interferométerek következő generációja, az európai Einstein-teleszkóp és az amerikai Cosmic Explorer fogja tudni érzékelni. Újabb izgalmas irány nyílik tehát a gravitációs hullámok kutatásában, amikkel különbséget tehetnénk a sötét energia és a ,,sötét gravitáció” között.
Forrás: SISSA