Ньютон снова оказался прав. Ученые подтвердили закон всемирного тяготения на расстояниях в сотни миллионов световых лет
Классический закон всемирного тяготения, сформулированный Исааком Ньютоном более 300 лет назад, выдержал самую масштабную проверку в истории астрофизики.
Ученые из Пенсильванского университета с помощью Атакамского космологического телескопа (ACT) проанализировали движение космических объектов на гигантских расстояниях и подтвердили, что фундаментальные принципы гравитации работают одинаково как в рамках Солнечной системы, так и в масштабах всей Вселенной.
Поводом для исследования стала длительная космологическая загадка: звезды во внешних областях галактик и сами галактики внутри гигантских скоплений движутся гораздо быстрее, чем позволяет их видимая масса. Это наблюдение указывало на две возможности: либо Вселенная заполнена невидимой «темной материей», которая создает дополнительное притяжение, либо классические законы гравитации нуждаются в коррекции на больших расстояниях.
Чтобы проверить эти гипотезы, команда ученых исследовала скопления галактик, отстоящих друг от друга на сотни миллионов световых лет. Ученые использовали данные телескопа высотой из четырехэтажного дома, измерив микроскопические изменения в реликтовом излучении — древнем свете, выпущенном через 380 тысяч лет после Большого взрыва. Проходя сквозь массивные скопления галактик, это излучение испытывает влияние их движения, что позволило подробно оценить силу гравитационного взаимодействия.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Physical Review Letters, доказали, что сила тяжести уменьшается пропорционально квадрату расстояния практически точно по формуле Ньютона, позже вошедшей в общую теорию относительности Эйнштейна. Это фактически опровергает альтернативные теории, такие как модифицированная ньютоновская динамика (MOND), пытавшихся объяснить аномальные скорости галактик изменением самих законов физики.
Таким образом эксперимент подтвердил устойчивость стандартной космологической модели. Поскольку фундаментальный закон гравитации остается незыблемым даже на космических расстояниях, ускоренное движение галактик объясняется наличием невидимой темной материи. В то же время, ее точная природа и физический состав до сих пор остаются одной из главных тайн современной науки.