Forskare har antagit att universum innehåller "mörk materia". De har också framställt förekomsten av "mörk energi". Dessa två hypoteser redogör för stjärnornas rörelse i galaxer och för den snabbare expansionen av universum. Men enligt en forskare vid UNIGE, dessa begrepp kanske inte längre är giltiga, som universella fenomen kan demonstreras utan dem. Denna forskning utnyttjar en ny teoretisk modell baserad på skalans invarians av tomt utrymme. Denna forskning rapporteras i The Astrophysical Journal .

År 1933, den schweiziska astronomen Fritz Zwicky hävdade att det finns betydligt mer materia i universum än vi faktiskt kan se. Astronomer kallade denna okända materia för "mörk materia, "ett koncept som skulle få ännu större betydelse under 1970 -talet, när den amerikanska astronomen Vera Rubin åberopade denna gåtfulla fråga för att förklara stjärnornas rörelser och hastighet. Forskare har därefter ägnat stora resurser åt att identifiera mörk materia i rymden, på marken och vid CERN, men utan framgång. 1998, ett team av australiensiska och amerikanska astrofysiker upptäckte accelerationen av universums expansion, fick Nobelpriset för fysik 2011. Men trots enorma vetenskapliga resurser, ingen teori eller observation har kunnat definiera denna energi som påstås vara starkare än Newtons gravitationsattraktion. Kortfattat, mörk materia och mörk energi är mysterier som har stumpat astronomer i årtionden.

En ny modell baserad på skalets invarians av tomt utrymme

Hur fysiker representerar universum och dess historia beskrivs av Einsteins ekvationer av allmän relativitet, Newtons universella gravitation och kvantmekanik. Konsensus för närvarande är en Big Bang följt av expansion. "I den här modellen, det finns en starthypotes som inte har beaktats, enligt min åsikt, säger André Maeder, hedersprofessor vid astronomiska institutionen vid UNIGE:s naturvetenskapliga fakultet. "Med det, Jag menar skalet invarians av tomt utrymme; med andra ord, tomt utrymme och dess egenskaper ändras inte efter en vidgning eller sammandragning. "

Tomt utrymme spelar en urroll i Einsteins ekvationer när det fungerar i en mängd som kallas en "kosmologisk konstant, "och den resulterande modellen beror på den. Baserat på denna hypotes, Maeder undersöker nu universums standardmodell igen, påpekar att skalans invarians av tomt utrymme också finns i den grundläggande teorin om elektromagnetism.

När Maeder utförde kosmologiska tester på sin nya modell, fann han att det stämde överens med observationer. Han fann också att modellen förutspår universums accelererade expansion utan att behöva ta in mörk energi. Kortfattat, det verkar som att mörk energi faktiskt inte existerar eftersom accelerationen av expansionen finns i fysikens ekvationer.

I ett andra skede, Maeder fokuserade på Newtons lag, en specifik instans av ekvationerna för allmän relativitet. Lagen ändras också något när modellen innehåller Maeders nya hypotes. Verkligen, den innehåller en mycket liten utåtriktad accelerationstid, vilket är särskilt viktigt vid låga densiteter. Denna ändrade lag, när de appliceras på galaxgrupper, leder till massor av kluster i linje med den för synlig materia (i motsats till vad Zwicky argumenterade 1933). Det betyder att ingen mörk materia behövs för att förklara galaxernas höga hastigheter i klustren. Ett andra test visade att denna lag också förutsäger de höga hastigheter som stjärnorna når i de yttre områdena av galaxer (som Rubin hade observerat), utan att behöva tillgripa mörk materia för att beskriva dem. Till sist, ett tredje test tittade på spridningen av stjärnornas hastigheter som pendlade runt Vintergatans plan. Denna spridning, som ökar med de aktuella stjärnornas ålder, kan förklaras mycket bra med hjälp av den konstanta tomrumshypotesen, medan det inte fanns någon överenskommelse om ursprunget till denna effekt.

Maeders upptäckt banar väg för en ny uppfattning om astronomi som kommer att väcka frågor och skapa kontroverser. "Tillkännagivandet av denna modell, som äntligen löser två av astronomins största mysterier, förblir trogen vetenskapens ande:ingenting kan någonsin tas för givet, inte när det gäller erfarenhet, observation eller människors resonemang, "avslutade André Maeder.