Гравитация Ньютона выдержала крупнейшую проверку во Вселенной
Закон тяготения Ньютона успешно прошёл крупнейшее на сегодняшний день космологическое испытание, проведённое на масштабах сотен миллионов световых лет. Наблюдения за движением скоплений галактик в далёкой Вселенной показали, что гравитация ведёт себя именно так, как это было описано ещё в XVII веке Исааком Ньютоном и позднее уточнено в рамках общей теории относительности Альберта Эйнштейна.
Согласно закону всемирного тяготения, каждая частица во Вселенной притягивает другую силу, пропорциональную их массам и обратно пропорциональную квадрату расстояния между ними. Новые данные показывают, что это фундаментальное правило остаётся справедливым даже в условиях экстремально больших масштабов, где расстояния измеряются миллиардами световых лет.
Исследование охватило область пространства на расстоянии примерно от 5 до 7 миллиардов световых лет и включило около 686 тысяч галактик, многие из которых входят в состав массивных скоплений. Эти структуры используются как естественные лаборатории для изучения поведения гравитации в экстремальных условиях космоса.
Для определения скоростей движения скоплений учёные применили кинематический эффект Сюняева–Зельдовича, связанный с взаимодействием реликтового излучения с горячим газом внутри галактических скоплений. Изменения в сигнале реликтового фона позволяют определить, насколько быстро движется скопление в момент прохождения через него фотонов.
Если бы существовала необходимость модифицировать теорию гравитации, ожидалось бы, что сила притяжения на больших расстояниях ослабевает медленнее, чем предсказывает закон Ньютона. Однако полученные результаты показали обратное: гравитационное взаимодействие убывает с расстоянием так, как и предсказывают классические и релятивистские модели.
Это наблюдение также поддерживает гипотезу о существовании тёмной материи, которая не излучает и не поглощает свет, но проявляет себя через гравитационное воздействие. По современным оценкам, около 85 процентов всей материи во Вселенной приходится именно на этот невидимый компонент.
Несмотря на подтверждение стандартной модели гравитации, исследование не решает главную загадку современной космологии: природу тёмной материи. Учёные отмечают, что либо гравитация работает одинаково на всех масштабах, либо во Вселенной действительно существует неизвестная форма материи, взаимодействующая только через гравитацию.
Ведущий автор Патрицио Гальярдо отметил, что согласованность наблюдений с законом обратных квадратов, предложенным Ньютоном и встроенным в общую теорию относительности, показывает устойчивость наших представлений о гравитации даже в XXI веке.