Yjet neutron do të na tregojnë a e ekziston me të vërtetë energjia e errët
Një sasi e madhe e energjisë së errët misterioze është e nevojshme për të shpjeguar fenomenet kozmologjike, siç është zgjerimi i përshpejtuar i Universit, me teorinë e Ajnshtajnit. Po sikur energjia e errët të ishte vetëm një iluzion dhe vetë relativiteti i përgjithshëm duhej modifikuar? Një studim i ri i SISSA, i botuar në Physical Review Letters, ofron një qasje të re për t’iu përgjigjur kësaj pyetjeje. Falë përpjekjeve të mëdha llogaritëse dhe matematikore, shkencëtarët prodhuan simulimin e parë ndonjëherë të bashkimit të yjeve neutron binare në teori përtej relativitetit të përgjithshëm që riprodhojnë një sjellje të ngjashme me energjinë e errët në shkallë kozmologjike. Kjo lejon krahasimin e teorisë së Ajnshtajnit dhe versioneve të modifikuara të saj, dhe, me të dhëna mjaft të sakta, mund të zgjidhë misterin e energjisë së errët.
Për rreth 100 vjet tani, relativiteti i përgjithshëm ka qenë shumë i suksesshëm në përshkrimin e gravitetit në një sërë regjimesh, duke kaluar të gjitha testet eksperimentale në Tokë dhe në sistemin diellor. Megjithatë, për të shpjeguar vëzhgimet kozmologjike të tilla si zgjerimi i përshpejtuar i vëzhguar i Universit, duhet të prezantojmë komponentë të errët, si materia e errët dhe energjia e errët, të cilat mbeten ende një mister.
Enrico Barausse, astrofizikan në SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati) dhe hetues kryesor i grantit të ERC GRAMS (Graviteti nga Astrofizike në Shkallët Mikroskopike) pyet nëse energjia e errët është reale ose, në vend të kësaj, mund të interpretohet si një ndarje e të kuptuarit tonë. të gravitetit. “Ekzistenca e energjisë së errët mund të jetë thjesht një iluzion,” thotë ai, “zgjerimi i përshpejtuar i Universit mund të shkaktohet nga disa modifikime ende të panjohura të relativitetit të përgjithshëm, një lloj “graviteti i errët”.
Bashkimi i yjeve neutron ofron një situatë unike për të testuar këtë hipotezë, sepse graviteti rreth tyre është shtyrë në ekstrem. “Yjet neutron janë yjet më të dendur që ekzistojnë, zakonisht vetëm 10 kilometra në rreze, por me një masë midis një ose dy herë më shumë se masa e Diellit tonë,” shpjegon shkencëtari. “Kjo e bën gravitetin dhe hapësirën rreth tyre ekstreme, duke lejuar prodhimin e bollshëm të valëve gravitacionale kur dy prej tyre përplasen. Ne mund të përdorim të dhënat e marra gjatë ngjarjeve të tilla për të studiuar funksionimin e gravitetit dhe për të testuar teorinë e Ajnshtajnit në një dritare të re.”
Në këtë studim, të botuar në Physical Review Letters, shkencëtarët e SISSA në bashkëpunim me fizikanët nga Universitat de les Illes Balears në Palma de Mallorca, prodhuan simulimin e parë të bashkimit të yjeve neutron binare në teoritë e gravitetit të modifikuar të rëndësishme për kozmologjinë: “Ky lloj simulimi është jashtëzakonisht sfiduese,” sqaron Miguel Bezares, autori i parë i punimit, “për shkak të natyrës shumë jolineare të problemit. Kërkon një përpjekje të madhe llogaritëse – muaj pune në superkompjuterë – që u mundësua gjithashtu nga marrëveshja midis SISSA dhe konsorciumit CINECA, si dhe nga formulimet e reja matematikore që ne zhvilluam. Këto përfaqësonin pengesa kryesore për shumë vite deri në simulimin tonë të parë.”
Falë këtyre simulimeve, studiuesit më në fund janë në gjendje të krahasojnë relativitetin e përgjithshëm dhe gravitetin e modifikuar. “Çuditërisht, ne zbuluam se hipoteza e ‘gravitetit të errët’ është po aq e mirë sa relativiteti i përgjithshëm në shpjegimin e të dhënave të marra nga interferometrat LIGO dhe Virgo gjatë përplasjeve të kaluara të yjeve binare të neutroneve. Në të vërtetë, ndryshimet midis dy teorive në këto sisteme janë mjaft delikate, por ato mund të zbulohen nga interferometrat gravitacional të gjeneratës së ardhshme, si teleskopi i Ajnshtajnit në Evropë dhe Eksploruesi Kozmik në SHBA. Kjo hap mundësinë emocionuese të përdorimit të valëve gravitacionale për të bërë dallimin midis energjisë së errët dhe “gravitetit të errët”, përfundon Barausse.