Ученые обнаружили недостатки в популярных теориях гравитации

Используя черные дыры (как реальные объекты) для проверки, ученые из Уральского федерального университета (УрФУ) обнаружили, что популярная теория гравитации, которая идеально работает на космологическом уровне (подкласс теорий Хорднески), с трудом применима к реальному миру.

Среди теорий гравитации основной теорией сегодня является Общая теория относительности Эйнштейна. Однако в современной физике накопилось значительное число предпосылок для пересмотра этой теории, например: ускоряющееся расширение Вселенной, присутствие темной материи и наконец невозможность ренормализовать гравитацию. Все фундаментальные взаимодействия, известные науке, уже были описаны на «квантовом языке» за исключением гравитации.

В одной из простейших версий «расширенных» теорий гравитации гравитационная константа перестает быть константой при движении в пространстве-времени и изменяется в соответствии с некоторой закономерностью, позволяющей представить множество ее значений в форме скалярного поля. Сегодня класс таких теорий, называемых скалярными теориями гравитации, очень широк, и они представляют собой наиболее перспективные варианты расширения Общей теории относительности.

В своей работе Дарья Третьякова, кандидат физико-математических наук из УрФУ, вместе с коллегой из Токийского университета, Япония, исследует одну из теорий этого класса – так называемую теорию Хорднески. Модели этого подкласса симметричны по отношению к сдвигу скалярного поля в пространстве-времени и хорошо описывают ускоряющееся расширение Вселенной – то есть, хорошо работают на космологическом уровне. Авторы новой работы исследуют поведение моделей Хорднески на астрофизическом уровне (уровне отдельных астрофизических объектов) и находят, что в этих моделях черные дыры – существование которых было дополнительно подтверждено недавно открытием гравитационных волн – являются нестабильными.

Эта работа является очередным шагом на пути к созданию новой теории гравитации, которая будет удовлетворять требованиям, предъявляемым современной физикой. В настоящее время авторы планируют подвергнуть новые модели стандартным испытаниям: проверить их адекватность на космологическом и астрофизическом уровнях.

Исследование опубликовано в журнале Classical and Quantum Gravity.

Источник