Silna grawitacja wymyka się ogólnej teorii względności

Fizycy zaangażowani w finansowany przez UE projekt ASTRONGR przystąpili do sondowania silnych pól grawitacyjnych, w których mogą występować odchylenia od ogólnej teorii względności. By przetestować tak zwany reżim silnego pola teorii Einsteina, wykorzystali czarne dziury jako "kosmiczne laboratoria". Struktura tych zwartych obiektów została zbadana przy użyciu różnych teorii grawitacji, teorii zależności skalara i tensora.

Choć obecny model teoretyczny czarnych dziur jest zgodny z ogólną teorią względności, może okazać się niezgodny z tymi rozszerzeniami teorii Einsteina. Naukowcy z zespołu ASTRONGR przeprowadzili serię obliczeń dotyczących czarnych dziur otoczonych przez materię. W rezultacie odkryli różne mechanizmy, za sprawą których czarne dziury stają się niestabilne w wyniku perturbacji wokół nich.

W przyszłości obserwacje uzyskane przy użyciu instrumentów zdolnych do rejestrowania fal grawitacyjnych być może poprą odkrycia naukowców z zespołu ASTRONGR. Z drugiej strony istniejące obserwacje astronomiczne wirujących czarnych dziur pomogły badaczom przetestować fundamentalny aspekt modelu standardowego i pozwoliły nałożyć najsurowsze ograniczenie na masę fotonów, która zgodnie z szacunkami jest setki miliardów miliardów razy mniejsza od masy neutrino.

Dodatkowo zespół ASTRONGR nałożył ograniczenia teoretyczne na ułamek ciemnej materii ukrytej w pierwotnych czarnych dziurach. Naukowcy wykluczyli mianowicie możliwość, że ciemna materia składa się z tych czarnych dziur uformowanych, gdy nastąpiło grawitacyjne załamanie się gęstych regionów wczesnego wszechświata.

Liczne odkrycia badacze zostały opisane w 22 pracach opublikowanych w czasopismach branżowych o międzynarodowym zasięgu, w tym w prestiżowych Physical Review Letters i Physical Review D. Zespół projektu ASTRONGR zaprezentował także swoje odkrycia podczas ważnych konferencji naukowych, jakie odbyły się w Kanadzie, Japonii i we Włoszech.

Projekt ASTRONGR pogłębił wiedzę na temat pochodzenia grawitacji. Czarne dziury i inne zwarte obiekty, takie jak gwiazdy neutronowe nie tylko dają szansę na poprawki ogólnej teorii względności, ale także ujawniają nieuchwytny związek między grawitacją a mechaniką kwantową. Zespół ASTRONGR, zmotywowany początkiem astronomii fal grawitacyjnych, wytyczył szlak do nowych badań.