Med hjälp av en modell av svarta hål, forskare från Ural Federal University (UrFU, Jekaterinburg) bestämde att en populär gravitationsteori som tycktes fungera perfekt på kosmologisk nivå (en underklass av Horndeski -teorin) inte gäller i den verkliga världen. De har publicerat sina resultat i Klassisk och kvantitet .

Modern fysik har samlat många förutsättningar för översynen av allmän relativitet, inklusive den accelererade expansionen av universum, närvaron av mörk materia, och omöjligheten att renormalisera gravitationen. Alla de grundläggande interaktioner som vetenskapen känner till har beskrivits i kvantspråk med undantag för gravitation. Dessa små inkonsekvenser indikerar att relativitetsteorin inte är den sista gravitationsteorin, men en approximation (en liknande historia inträffade med Newtons teori). Teoretiska fysiker föreslår ständigt utökade gravitationsteorier, och dessa modeller måste jämföras med observationer.

En av de enklaste versionerna av en sådan utökad teori visas under antagandet att gravitationskonstanten (en grundläggande fysisk kvantitet som är densamma i tid och vid alla punkter i universum) inte är en konstant, men ett fält som kan variera i tid och rum. Forskare kan inte mäta detta långsamt föränderliga fält med noggrannhet, och bara därför uppfattar det som en konstant. Denna teori ger tyngdkraften ett skalärfält (ges endast ett tal vid varje punkt). Detta är hur den första och enklaste tyngdkraftsteorin med ett skalärfält, Brans-Dicke-teorin, formulerades. Denna och liknande teorier anses vara bland de mest lovande sätten att utöka allmän relativitet.

I hennes arbete, Daria Tretyakova, Doktorand från UrFU, tillsammans med sin kollega från University of Tokyo, utforskade en av dessa teorier-den så kallade Horndeski-teorin. Horndeski -ramverket ger den mest allmänna teorin om gravitation med ett skalfält, utan instabilitet, och innehåller "hälsosam" fysik - det vill säga utan några ovanliga parametrar av materia, till exempel, negativ eller inbillad massa.

På den kosmologiska nivån, en underklass av Horndeski -modeller, som är symmetriska med avseende på skalarfältets förskjutning i rum och tid, har hjälpt forskare att beskriva den accelererade expansionen av universum utan att tillgripa ytterligare teorier. Dessa modeller valdes för noggranna och omfattande tester. Författarna till tidningen ansåg Horndeski -modellerna i den astrofysiska skalan - skalan för enskilda objekt i universum - och bestämde att svarta hål (som verkliga objekt) visar sig vara instabila i de modeller som tidigare framgångsrikt visat sig inom kosmologi.

Följaktligen, dessa modeller är inte lämpliga för att beskriva det verkliga universum, eftersom svarta hål för närvarande tros existera i rymden som stabila föremål. Dock, forskarna har föreslagit ett sätt att konstruera Horndeski -modeller som säkerställer svarta håls stabilitet. Papperet är ett steg mot en ny gravitationsteori som uppfyller kraven i modern fysik. Nu, författarna planerar att utsätta de nyligen föreslagna modellerna för standardtester för att kontrollera deras lämplighet i den kosmologiska och astrofysiska skalan.