Od ponad 100 lat próbują obalić ogólną teorię względności. Znowu polegli i nie pomogła im czarna dziura

Istniejąca już od ponad stu lat Ogólna Teoria Względności jak dotąd wytrzymała wszystkie możliwe testy. Całe pokolenia naukowców starały się, jak na razie bez sukcesów, znaleźć jakieś nieścisłości teorii opisującej w jaki sposób grawitacja zakrzywia czasoprzestrzeń.

Najnowszy test wykonany przez naukowców z zespołu pracującego przy Teleskopie Horyzontu Zdarzeń (EHT) także nie wykazał żadnych błędów wynikających z teorii. Zważając na to, na czym przeprowadzono test, obalenie OTW stało się właśnie dużo, dużo trudniejsze.

Najpoważniejszym zarzutem względem Ogólnej Teorii Względności jest fakt, że nie da się jej w żaden sposób matematycznie pogodzić z mechaniką kwantową, czyli teorią opisującą zachowanie cząstek subatomowych. Ten dualizm sprawia, że póki co żyjemy w świecie, który w zależności od skali, opisywany jest przez dwie zupełnie do siebie nie pasujące teorie, a naukowcy poszukujący jednej, obejmującej wszystko „teorii wszystkiego” ciągle nie są w stanie ich ze sobą pogodzić.

Taki stan rzeczy sprawia, że wielu naukowców podejrzewa, iż w OTW muszą być jakieś nieścisłości i w rzeczywistości świat makro opisywany jest przez inną teorię, do której OTW jest jedynie bardzo zbliżona. Stąd i nieustające testy wykonywane na różnych obiektach i w różnych skalach. Znalezienie nieścisłości między przewidywaniami teorii a obserwacjami, może stanowić silne potwierdzenie tego, że w rzeczywistości to inna teoria, a nie OTW, opisuje prawidłowo wszechświat.

Cóż, jeżeli jesteś jednym z naukowców poszukujących tej właściwej teorii, która powinna zająć miejsce Ogólnej Teorii Względności, twoje zadanie stało się właśnie znacznie trudniejsze.

Zasadniczo, ogólna teoria względności to cała paleta dodatków i poprawek do teorii grawitacji zaproponowanej przez Izaaka Newtona. Gdyby pomiary grawitacji wykonywane we wszechświecie nie zgadzały się z przewidywaniami OTW, byłoby wiadomo, że w faworyzowanym przez Einsteina opisie rzeczywistości czegoś brakuje. Póki co jednak wszystkie dotychczasowe testy wykonywane w Układzie Słonecznym nie ujawniły żadnych niezgodności.

Tutaj należy zauważyć, że w Układzie Słonecznym nie spotkamy prawdziwie silnego pola grawitacyjnego, więc możemy badać grawitację tylko do pewnego poziomu dokładności, np. sprawdzając w jaki sposób promienie świetlne zakrzywiane są w polu grawitacyjnym Słońca podczas zaćmienia czy badając opóźnienia sygnałów wysyłanych przez oddalające się od nas sondy kosmiczne.

Ostatnio jednak astronomowie postanowili przetestować OTW w otoczeniu masywnej czarnej dziury znajdującej się w centrum galaktyki M87. Tak, to jest ta sama czarna dziura, której zdjęcie/obraz (zanim się rzucicie na mnie w komentarzach) opublikowano w ubiegłym roku.

Zasadnicza różnica między tym testem, a wszystkimi poprzednimi jest taka, że tym razem zbadano przewidywania teorii względności w otoczeniu obiektu o masie prawie 7 mld mas Słońca. Jeżeli badania prowadzone w Układzie Słonecznym mogłyby dawać nam wyniki, w których odchylenia od przewidywań OTW byłyby zbyt małe do wykrycia, to w otoczeniu supermasywnej czarnej dziury wszelkie odchylenia powinny być wyraźne i zauważalne.

Naukowcy sprawdzali czy cień czarnej dziury na zdjęciu/obrazie zgadza się z przewidywaniami OTW. Jak się można spodziewać, żadnych odchyleń nie zarejestrowano.

Jak mówią badacze, pole do modyfikacji OTW znacząco się zmniejszyło. Wiele teorii alternatywnych do OTW nie przeszło testu w pobliżu M87* i można je wyrzucić do kosza. Nie zmienia to jednak faktu, że wciąż jakieś pole do modyfikacji istnieje.

Dalsze obserwacje prowadzone za pomocą EHT pozwolą na jeszcze precyzyjniejsze testy Ogólnej Teorii Względności. Naukowcy szukający „dziury w całym” czekają szczególnie na zdjęcia/obrazy Sgr A*, supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w centrum naszej galaktyki.

O Sgr A* wiemy znacznie więcej niż o jakiejkolwiek innej czarnej dziurze we wszechświecie. Połączenie tej wiedzy z wynikami obserwacji z EHT pozwoli nam jeszcze bardziej zawęzić pole manewru przy modyfikacjach ogólnej teorii względności. Naukowcy mają nadzieję, że prędzej czy później natrafią na jakąś nieścisłość, której wyjaśnienie pozwoli im w końcu na połączenie OTW z mechaniką kwantową.

Nie przegap nowych tekstów. Obserwuj Spider's Web w Google News.