Закон всемирного тяготения работает на расстоянии сотен миллионов световых лет

Физики проверили закон всемирного тяготения на самых больших космических масштабах и подтвердили: он работает так, как предсказывали Ньютон и Эйнштейн, даже между скоплениями галактик, разделёнными сотнями миллионов световых лет. Результаты поддерживают гипотезу тёмной материи и резко ограничивают альтернативные теории. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Загадка быстрых звёзд

Учёные давно знают о парадоксе: звёзды на окраинах галактик движутся заметно быстрее, чем позволяет видимая масса. Если бы существовала только та материя, которую мы можем наблюдать, галактики давно бы разлетелись. Это противоречие объясняют двумя способами. Первый — существование невидимой тёмной материи, которая создаёт дополнительную гравитацию. Второй — гипотеза MOND, согласно которой на больших масштабах меняются сами законы тяготения.

Чтобы проверить, какая из этих гипотез верна, международная команда из более чем сорока исследователей под руководством Патрисио Гальярдо из Пенсильванского университета провела масштабное исследование. Они использовали данные телескопа в пустыне Атакама, чтобы измерить силу гравитации на колоссальных расстояниях.

Как измеряли гравитацию

Учёные изучали, как массивные скопления галактик искажают реликтовое излучение — древний свет, оставшийся после Большого взрыва. Это искажение, известное как гравитационное линзирование, зависит от массы объектов и от того, как работает гравитация. Проанализировав данные, исследователи определили, что тяготение по-прежнему подчиняется закону обратных квадратов — тому самому, который был сформулирован Ньютоном ещё в XVII веке.

Что это значит

Результаты резко ограничивают альтернативные теории вроде MOND и укрепляют позиции тёмной материи. При этом сама природа тёмной материи остаётся неизвестной. Учёные лишь подтвердили, что без неё движение галактик объяснить не удаётся. Из чего именно она состоит — предстоит выяснить в будущих исследованиях.

Работа примечательна тем, что переносит законы, открытые Ньютоном, на структуры, разделённые немыслимыми в его эпоху расстояниями. Гравитация продолжает работать так же, как и на Земле. И это, возможно, самое удивительное в этом открытии: законы физики универсальны. Даже на краю наблюдаемой Вселенной.