シミュレーションされた銀河は上から視覚化され、暗い中央の領域は標準的な力に対応し、明るい黄色の領域は修正された力に対応しています。
（画像：©Christian Arnold / Baojiu Li / Durham University）
科学者のグループは、アルバートアインシュタインの一般相対性理論の代替理論をテストするために、宇宙のコンピューターシミュレーションを作成しました。
彼らの研究は、私たち自身の天の川に似た銀河が、重力の法則を変更して宇宙でまだ形成できることを発見しました、相対性理論は宇宙の進化における重力の役割を説明する唯一の方法ではないことを示唆しました。
イギリスのダラム大学の物理学者は、「カメレオン理論」とも呼ばれる重力の代替代替モデルを使用してコンピューターシミュレーションを作成しました。これは、周囲の環境に応じて重力の動作を変更します。シミュレーションは、修正された重力モデルがまだ銀河の形成につながる可能性があることを示しました。
「カメレオン理論を含む修正重力理論はしばらくの間コミュニティによって研究されており、その多くの予測は知られていました」ダーラム大学の計算宇宙研究所の物理学者であり、共著者であるBaojiu Li Space.comに語った。 「しかし、これらの以前の研究の大部分は非常に単純化されて行われました-宇宙には暗黒物質のみが含まれ、発光物質は含まれないという仮定」
宇宙論における未解決の質問の1つは、宇宙が拡大している理由であり、他のモデルは、ダークエネルギーと呼ばれる未知の力を導入することによってその質問に答えようとしました。一般相対性理論のこの一定の力は、宇宙の膨張を説明することができますが、観測できず、確認されていないままの膨大な量の暗黒物質を含めることによって、そうします。
科学者は、宇宙の約68％が暗黒エネルギーで構成されているのに対し、暗黒物質は27％を構成していると信じています。惑星、星、銀河など私たちに見える体を含む通常の物質は、約5％を占めます。
「しかし、f（R）-重力のように重力の法則を変更することによって加速された膨張を説明する宇宙定数の代替案も、暗黒エネルギーについてほとんど知られていないことを考えると広く考えられています」とLiは付け加えました。
この研究では、熱を放出し、星を形成するために必要なガスで燃え尽きる物質を放出する超大質量ブラックホールに対する修正重力の影響も調べました。ブラックホールから放出されるエネルギーは、銀河で見つかった核にも供給されるため、銀河の形成に大きな役割を果たします。
しかし、調査結果は、ブラックホールによって放出される熱量を減少させるさまざまな重力の法則があっても、実際の宇宙と同じように、宇宙のシミュレーションモデルで銀河が依然として形成されていることを示唆しています。
「研究自体は一般相対性理論の妥当性について何も述べていないが、カメレオン理論を将来のデータを用いて一般相対性理論から区別しようとするときに見ることができる可能性があることを示している」とLiは述べた。
研究者たちは、2020年半ばまでに稼働を開始する予定のオーストラリアと南アフリカにある電波望遠鏡のグループであるSquare Kilometer Arrayを通じて観測結果をテストする予定です。
この研究は、7月8日にNature Astronomyに掲載されました。
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