Физики обнаружили «трещину» в теории гравитации: новое исследование бросает вызов Ньютону и Эйнштейну
В уютном и, казалось бы, незыблемом мире фундаментальной физики произошло нечто из ряда вон выходящее. Гравитация — та самая сила, что удерживает нас на Земле, а планеты на орбитах — вдруг повела себя странно. Новое исследование, проведённое в Южной Корее, представило данные, которые не вписываются ни в классическую картину мира Исаака Ньютона, ни даже в более современную — общую теорию относительности Альберта Эйнштейна.
Это не просто очередная научная новость. Это потенциальный вызов основам нашего понимания Вселенной. И всё началось с наблюдения за тихим, медленным танцем далёких звёзд.
Что-то не так в звёздном танце
Представьте себе две звезды, вращающиеся друг вокруг друга. Это двойная система, явление в космосе весьма распространённое. Учёные из Университета Седжон под руководством Кю-Хён Чхэ решили присмотреться к особому типу таких пар — широким двойным звёздам. Их особенность в том, что они находятся на огромном расстоянии друг от друга, а значит, их гравитационное притяжение крайне слабое. Именно в таких условиях, на грани чувствительности, и можно заметить тончайшие аномалии.
Используя сверхточные данные европейской космической обсерватории Gaia, команда проанализировала движение более 26 000 таких звёздных пар. И вот тут-то их ждал сюрприз. При очень малых ускорениях — то есть когда гравитационное воздействие едва ощутимо — звёзды двигались на 30-40% быстрее, чем предсказывает теория.
Это как если бы вы слегка подтолкнули детский мячик, а он полетел так, словно по нему ударили с полной силы. Что-то явно добавляло им скорости. Интересно, что как только ускорение становилось более привычным, звёзды тут же начинали вести себя «прилично» и полностью соответствовали расчётам по Ньютону. Аномалия проявлялась исключительно в режиме «сверхслабого» взаимодействия.
Призрак в машине: почему тёмная материя здесь ни при чём
Первая мысль любого современного астрофизика при виде необъяснимого движения в космосе — тёмная материя. Эта загадочная, невидимая субстанция стала своего рода универсальным объяснением для множества космических странностей, например, аномально высокой скорости вращения галактик. Согласно стандартной модели, именно её дополнительная гравитация удерживает звёзды на окраинах галактик, не давая им разлететься.
Но в этом и заключается вся соль нового исследования. В масштабах крошечной (по космическим меркам) системы из двух звёзд тёмной материи просто не должно быть в сколько-нибудь значимых количествах. Она распределена в пространстве гораздо более разреженно. Пытаться объяснить движение этих звёзд-близнецов влиянием тёмной материи — всё равно что объяснять сквозняк в комнате ураганом, который бушует на другом континенте. Стандартное объяснение здесь не работает.
И раз дело не в дополнительной массе, может, дело в самой гравитации?
Забытая альтернатива: когда меняются сами правила игры
Здесь на сцену выходит теория, которую десятилетиями считали маргинальной и даже экзотической. Она называется Модифицированная ньютоновская динамика, или сокращённо MOND. Её предложили ещё в 1980-х как альтернативу концепции тёмной материи.
Идея MOND проста и одновременно революционна. А что, если закон всемирного тяготения Ньютона — это лишь частный случай? Он прекрасно работает для планет, яблок и спутников, но когда гравитационное взаимодействие становится исчезающе слабым (как в случае с далёкими звёздами или на окраинах галактик), сам закон меняется. Согласно MOND, при сверхнизких ускорениях гравитация становится немного сильнее, чем мы привыкли считать.
И вот что поразительно: данные, полученные корейскими учёными, практически идеально совпали с предсказаниями одной из версий MOND (известной как AQUAL). Те самые 30-40% «лишней» скорости — это именно то, что и предсказывала эта «еретическая» теория. Впервые она получила столь весомое подтверждение на таком чистом и локальном примере, где нельзя всё списать на тёмную материю.
Не спешите переписывать учебники
Означает ли это, что Эйнштейн был неправ? Конечно, нет. Общая теория относительности — одно из величайших достижений человеческой мысли. Она безупречно описывает такие явления, как искривление света вблизи Солнца, аномалии в орбите Меркурия и гравитационные волны от слияния чёрных дыр. Всё это — её подтверждённые триумфы.
Однако новое исследование намекает, что даже эта великая теория может быть неполной. Возможно, она является частью ещё более общей картины, а MOND описывает поведение гравитации в том её аспекте, который мы до сих пор упускали из виду.
Разумеется, научное сообщество встретило новость с большим интересом, но и со здоровым скептицизмом. Работа с гигантскими массивами данных, которые поставляет Gaia, — задача колоссальной сложности. Существует вероятность, что в расчётах или калибровке приборов могла вкрасться мельчайшая систематическая ошибка, которая и привела к наблюдаемой аномалии. Прежде чем делать далекоидущие выводы, результаты должны быть перепроверены несколькими независимыми группами учёных.
И всё же, если выводы подтвердятся, это может стать началом настоящей революции в физике. Нам придётся пересмотреть наши модели формирования галактик, наше понимание структуры Вселенной и, возможно, саму природу одной из четырёх фундаментальных сил.
Это исследование — блестящее напоминание о том, как работает настоящая наука. Она никогда не стоит на месте и не принимает ничего на веру. Даже самые авторитетные теории должны быть готовы к проверке новыми, всё более точными данными. И сегодня, похоже, тихий танец двух далёких звёзд заставил нас по-новому взглянуть на само основание мироздания. Это не конец истории, а лишь начало новой, захватывающей главы.
