Une modification de la théorie de la relativité générale la rend cohérente avec les données astronomiques observables sans avoir besoin d’énergie noire.
Depuis son achèvement en 1915, La théorie d’Einstein de la relativité générale a été la base de notre compréhension de la gravité. Cette théorie a passé de nombreux tests expérimentaux et est utilisée pour expliquer non seulement la physique à l’échelle des planètes, des étoiles et des galaxies, mais même l’évolution du cosmos dans son ensemble. Cependant, il présente quelques lacunes.
Des observations astronomiques récentes ont montré que la tul’univers s’agrandit un bronzage taux d’accélérationet bien que cela ne soit pas nécessairement en contradiction avec les idées avancées dans la relativité générale, il est nécessaire de supposer l’existence d’une entité appelée énergie noire, une influence mystérieuse conduisant à l’expansion accélérée
L’origine de l’énergie noire n’est actuellement pas claire et la compréhension de ses propriétés fait toujours défaut. Par conséquent, pour de nombreux physiciens, pour qui la simplicité et le minimalisme sont souvent des critères importants pour la validité d’une théorie scientifique, l’inclusion d’une substance ou d’une entité qui a été, à ce jour, inobservable par tout moyen expérimental, est quelque peu indésirable.
Pour remédier à cette lacune, une équipe de physiciens du Birla Institute of Technology and Science à Pilani, en Inde, a proposé de modifier la relativité générale, rendant plus nécessaire de considérer cette forme mystérieuse d’énergie pour que la théorie soit cohérente avec les observations astronomiques observables. Les données.
Éliminer le besoin d’énergie noire
La relativité générale interprète la gravité comme une déformation de l’espace-temps par des particules et des champs dont le comportement est à son tour affecté par ces modifications de la géométrie de l’espace-temps. Les deux acteurs s’influencent mutuellement, ce qui est similaire à ce qui se passe dans l’électromagnétisme où un champ électrique modifie les trajectoires des particules chargées, qui à leur tour modifient le champ électrique. Einstein a postulé une manière très spécifique de la façon dont cette influence subtile et mutuelle de la géométrie et de la matière se produit, et changer les détails de cette interaction est ce que les auteurs de la nouvelle étude ont proposé.
Les équations d’une théorie de la gravité peuvent être appliquées à diverses situations physiques, comme pour étudier la géométrie de l’Univers entier tel qu’il a évolué après le Big Bang. En utilisant ceux-ci, on peut trouver la vitesse à laquelle l’espace se dilate et comparer la solution aux données d’observation. L’exigence que la solution des équations d’Einstein soit cohérente avec les observations a nécessité l’introduction d’énergie noire dans les équations.
Dans la nouvelle étude, les physiciens ont résolu les équations de la théorie alternative de la gravité, appelée «gravité de torsion au carré», et ont constaté que le taux d’expansion de l’Univers est mieux décrit par cette théorie que par la relativité générale, même sans qu’il soit nécessaire d’introduire « composants manquants » à la relativité générale sous forme d’énergie noire.
La modification de la façon dont les champs gravitationnels interagissent avec la matière dans ces équations a entraîné une modification de l’influence de la matière sur la géométrie de l’espace-temps – un effet similaire à celui des types hypothétiques d’énergie noire surnommé “quintessence” sans en avoir besoin.
Les futures études de la dynamique de l’expansion de l’Univers permettront certainement de vérifier les résultats théoriques obtenus ici par les physiciens.
“Les expériences ne sont pas encore planifiées, mais la validation théorique de notre théorie peut se faire avec des données d’observation”, a déclaré Simran Arora, l’un des auteurs de l’étude.
Malgré les résultats encourageants, les physiciens notent qu’il reste encore du travail à faire pour déterminer si leur description de la gravité est effectivement correcte. En plus d’un taux d’expansion global, une théorie robuste de la gravité doit expliquer correctement d’autres effets, tels que les fluctuations de la densité de matière, qui au cours de l’évolution cosmique ont conduit à la naissance d’étoiles, de planètes et de galaxies.
“Les travaux futurs comprennent l’étude théorique plus détaillée de l’énergie noire dans notre torsion au carré F(J,T) gravité », a conclu Arora. “Nous prévoyons d’étudier d’autres scénarios cosmologiques, notamment l’inflation, les tensions dans les paramètres cosmologiques et l’analyse des perturbations.”
Référence : Arora S., Bhat A., Sahoo PK, La gravité de torsion f(T,T) au carré et ses implications cosmologiquesProgrès de la physique (2022), DOI : 10.1002/prop.202200162
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