Det kommer att vara möjligt att använda nya astronomiska kartläggningar av hundratusentals kosmiska tomrum och galaxhopar för att testa Einsteins relativitetsteori genom att leta efter små avvikelser i gravitationen på stora avstånd – en möjlig förklaring till den mörka energin som accelererar expansionen av universum. Det visar en ny studie från Uppsala universitet publicerad i Fysisk granskning D , en vetenskaplig tidskrift.

Kosmiska tomrum är mellanslag av miljoner ljusår över som innehåller färre och mer glest fördelade galaxer än genomsnittet. Mellan tomrum finns galaxhopar, de största kända strukturerna som bildats i universum, så tung som en miljon miljarder solmassor. Tyngdkraften styr hur snabbt tomrum och galaxkluster växer, liksom deras densitet.

Så vitt vi vet, tyngdkraften fungerar enligt Albert Einsteins allmänna relativitetsteori, men teorin har ännu inte precisionstestats på mycket stora avstånd och i glesa områden.

Forskarna Martin Sahlén vid Institutionen för fysik och astronomi vid Uppsala universitet och Joseph Silk vid Johns Hopkins University, Institut d'Astrophysique de Paris, Université Paris Diderot och University of Oxford, har beräknat hur små avvikelser från Einsteins relativitetsteori på stora avstånd kan påverka antalet, storlek och densitet av kosmiska hålrum och galaxkluster.

"Resultaten visar att genom att räkna tomrum och kluster med nästa generations satelliter och teleskop, vi kan upptäcka avvikelser från Einsteins teori så små som några procent. Detta skulle förbättra vår kunskap, flera hundra gånger om hur tyngdkraften fungerar på stora avstånd i universum och till och med kan förklara mörk energi, säger Martin Sahlén.

Stora kartläggningar ger nya möjligheter

Författarna har tidigare visat att den samtidiga existensen av det största kända tomrummet och det största kända klustret är beroende av förekomsten av mörk energi i universum.

Det är först under de senaste åren som astronomiska kartläggningar av kosmos har blivit så stora och detaljerade att forskare har börjat kunna sammanställa stora kataloger över kosmiska tomrum. Upptäckten ger nya möjligheter att studera mörk energi och gravitation med hjälp av framtida storskaliga kartläggningar som planeras för nästa generations satelliter och teleskop.

Stora projekt som Euclid -satelliten, 4MOST teleskopet, Large Synoptic Survey Telescope och det gigantiska Square Kilometer Array radioteleskopet kommer att kunna kartlägga miljontals tomrum och kluster under det kommande decenniet, upp till tio miljarder år in i det förflutna. Forskare vid Uppsala universitet är involverade i arbetet med 4MOST, Kvadratkilometer Array och Euklid.