SISSA bilim adamları, ilk simülasyonu sağlar nötron yıldızı kozmoloji ile ilgili genel göreliliğin uzantılarındaki çarpışmalar, yerçekimini test etmek için yeni bir yaklaşım sunuyor.
Evrenin hızlanan genişlemesi gibi kozmolojik olayları Einstein’ın teorisiyle açıklamak için çok büyük miktarda gizemli karanlık enerji gereklidir. Ama ya karanlık enerji sadece bir yanılsamaysa ve genel göreliliğin kendisinin değiştirilmesi gerekiyorsa? Yayınlanan yeni bir SISSA çalışması Fiziksel İnceleme Mektupları, bu soruyu cevaplamak için yeni bir yaklaşım sunuyor. Muazzam hesaplama ve matematiksel çaba sayesinde, bilim adamları, kozmolojik ölçeklerde karanlık enerji benzeri bir davranışı yeniden üreten, genel göreliliğin ötesinde teorilerde ikili nötron yıldızlarını birleştirmenin ilk simülasyonunu ürettiler. Bu, Einstein’ın teorisi ile onun değiştirilmiş versiyonlarının karşılaştırılmasına izin verir ve yeterince doğru verilerle karanlık enerji gizemini çözebilir.
Yaklaşık 100 yıldır, genel görelilik, Dünya ve güneş sistemi üzerindeki tüm deneysel testleri geçerek, çeşitli rejimlerde yerçekimini tanımlamada çok başarılı olmuştur. Bununla birlikte, Evrenin gözlemlenen hızlandırılmış genişlemesi gibi kozmolojik gözlemleri açıklamak için, karanlık madde ve karanlık enerji gibi hala bir gizem olarak kalan karanlık bileşenleri tanıtmamız gerekiyor.
Bir nötron yıldızı ikilisinin simüle edilmiş birleşimi. Kredi: Miguel Bezares – GRAMS grubu SISSA
SISSA’da (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati) astrofizikçi ve ERC hibe GRAMS’in (Astrofizikten Mikroskobik Ölçeklere Yerçekimi) baş araştırmacısı Enrico Barausse, karanlık enerjinin gerçek olup olmadığını veya bunun yerine, anlayışımızın bir çöküşü olarak yorumlanabileceğini sorguluyor. yerçekimi. “Karanlık enerjinin varlığı sadece bir yanılsama olabilir,” diyor, “Evrenin hızlanan genişlemesine, genel göreliliğin henüz bilinmeyen bazı değişiklikleri, bir tür ‘karanlık yerçekimi’ neden olabilir.”
Nötron yıldızlarının birleşmesi, bu hipotezi test etmek için benzersiz bir durum sunuyor çünkü etraflarındaki yerçekimi aşırıya kaçıyor. Bilim adamı, “Nötron yıldızları, tipik olarak yalnızca 10 kilometre yarıçapında, ancak Güneşimizin kütlesinin bir veya iki katı arasında bir kütleye sahip olan, var olan en yoğun yıldızlardır” diye açıklıyor. “Bu, yerçekimini ve etraflarındaki uzay-zamanı aşırı hale getirir ve bol miktarda üretime izin verir. yerçekimi dalgaları ikisi çarpıştığında. Bu tür olaylar sırasında elde edilen verileri yerçekiminin işleyişini incelemek ve Einstein’ın teorisini yeni bir pencerede test etmek için kullanabiliriz.”
Bir nötron yıldızı ikilisinin simüle edilmiş birleşimi. Kredi: Miguel Bezares – GRAMS grubu SISSA
Bu çalışmada yayınlanan Fiziksel İnceleme Mektupları, SISSA bilim adamları, Palma de Mallorca’daki Universitat de les Illes Balears’dan fizikçilerle işbirliği içinde, kozmolojiyle ilgili değiştirilmiş yerçekimi teorilerinde ikili nötron yıldızlarını birleştirmenin ilk simülasyonunu ürettiler: “Bu tür simülasyonlar son derece zordur,” diye açıklıyor Miguel Bezares, makalenin ilk yazarı, “sorunun oldukça doğrusal olmayan doğası nedeniyle. SISSA ve CINECA konsorsiyumu arasındaki anlaşmanın yanı sıra geliştirdiğimiz yeni matematiksel formülasyonlarla da mümkün kılınan, süper bilgisayarlarda aylarca süren büyük bir hesaplama çabası gerektiriyor. Bunlar, ilk simülasyonumuza kadar uzun yıllar boyunca ana barikatları temsil ediyordu.”
Bu simülasyonlar sayesinde, araştırmacılar nihayet genel göreliliği ve değiştirilmiş yerçekimini karşılaştırabiliyorlar. “Şaşırtıcı bir şekilde, ‘karanlık yerçekimi’ hipotezinin, dünya tarafından elde edilen verileri açıklamada genel görelilik kadar iyi olduğunu bulduk. LİGO ve geçmiş ikili nötron yıldızı çarpışmaları sırasında Başak interferometreleri. Aslında, bu sistemlerdeki iki teori arasındaki farklar oldukça belirsizdir, ancak bunlar yeni nesil yerçekimi interferometreleri tarafından tespit edilebilirler. Einstein teleskopu Avrupa’da ve kozmik kaşif Amerika’da. Bu, karanlık enerji ile ‘karanlık yerçekimi’ arasında ayrım yapmak için yerçekimi dalgalarını kullanmanın heyecan verici olasılığını açıyor,” diye bitiriyor Barausse.
Referans: Miguel Bezares, Ricard Aguilera-Miret, Lotte ter Haar, Marco Crisostomi, Carlos Palenzuela ve Enrico Barausse, “Genel Göreliliğin ötesinde İkili Nötron Yıldızlarını Birleştirme Simülasyonlarında Kinetik Taramaya İlişkin Kanıt Yok”, 1 Mart 2022, Fiziksel İnceleme Mektupları.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.091103
