Onderzoekers hebben de hypothese geopperd dat het universum 'donkere materie' bevat. Ze hebben ook het bestaan ​​van 'donkere energie' geponeerd. Deze twee hypothesen verklaren de beweging van sterren in sterrenstelsels en de versnelde uitdijing van het heelal. Maar volgens een onderzoeker van UNIGE, deze concepten zijn mogelijk niet langer geldig, aangezien universele verschijnselen zonder hen kunnen worden aangetoond. Dit onderzoek maakt gebruik van een nieuw theoretisch model gebaseerd op de schaalinvariantie van lege ruimte. Dit onderzoek wordt gerapporteerd in Het astrofysische tijdschrift .

1933, de Zwitserse astronoom Fritz Zwicky beweerde dat er aanzienlijk meer materie in het universum is dan we in werkelijkheid kunnen zien. Astronomen noemden deze onbekende materie "donkere materie, " een concept dat in de jaren zeventig nog belangrijker zou worden, toen de Amerikaanse astronoom Vera Rubin deze raadselachtige kwestie aanhaalde om de bewegingen en snelheid van de sterren te verklaren. Wetenschappers hebben vervolgens aanzienlijke middelen besteed aan het identificeren van donkere materie in de ruimte, op de grond en bij CERN, maar zonder succes. In 1998, een team van Australische en Amerikaanse astrofysici ontdekte de versnelling van de uitdijing van het heelal, het verdienen van de Nobelprijs voor natuurkunde in 2011. Echter, ondanks enorme wetenschappelijke middelen, geen enkele theorie of waarneming heeft deze energie kunnen definiëren die zogenaamd sterker is dan de aantrekkingskracht van Newton. Kortom, donkere materie en donkere energie zijn mysteries die astronomen al tientallen jaren versteld doen staan.

Een nieuw model gebaseerd op de schaalinvariantie van lege ruimte

De manier waarop natuurkundigen het universum en zijn geschiedenis weergeven, wordt beschreven door Einsteins algemene relativiteitsvergelijkingen, Newton's universele zwaartekracht en kwantummechanica. De consensus op dit moment is die van een oerknal gevolgd door expansie. "Bij dit model er is een starthypothese waarmee geen rekening is gehouden, Naar mijn mening, " zegt André Maeder, honorair hoogleraar bij de afdeling Sterrenkunde van de Faculteit Wetenschappen van UNIGE. "Daardoor, Ik bedoel de schaalinvariantie van lege ruimte; met andere woorden, lege ruimte en zijn eigenschappen veranderen niet na een dilatatie of samentrekking."

Lege ruimte speelt een primordiale rol in de vergelijkingen van Einstein omdat het werkt in een hoeveelheid die bekend staat als een "kosmologische constante, " en het resulterende model hangt ervan af. Op basis van deze hypothese, Maeder onderzoekt nu het standaardmodel van het universum opnieuw, erop wijzend dat de schaalinvariantie van lege ruimte ook aanwezig is in de fundamentele theorie van elektromagnetisme.

Toen Maeder kosmologische tests deed op zijn nieuwe model, hij ontdekte dat het overeenkwam met waarnemingen. Hij ontdekte ook dat het model de versnelde uitdijing van het heelal voorspelt zonder rekening te houden met donkere energie. Kortom, het lijkt erop dat donkere energie misschien niet echt bestaat, aangezien de versnelling van de uitdijing is opgenomen in de vergelijkingen van de fysica.

In een tweede fase, Maeder concentreerde zich op de wet van Newton, een specifiek geval van de vergelijkingen van de algemene relativiteitstheorie. De wet wordt ook enigszins gewijzigd wanneer het model de nieuwe hypothese van Maeder incorporeert. Inderdaad, het bevat een zeer kleine uitwaartse versnellingsterm, wat vooral belangrijk is bij lage dichtheden. Deze gewijzigde wet, wanneer toegepast op clusters van sterrenstelsels, leidt tot massa's clusters in lijn met die van zichtbare materie (in tegenstelling tot wat Zwicky in 1933 beweerde). Dit betekent dat er geen donkere materie nodig is om de hoge snelheden van de sterrenstelsels in de clusters te verklaren. Een tweede test toonde aan dat deze wet ook de hoge snelheden voorspelt die de sterren in de buitenste regionen van sterrenstelsels bereiken (zoals Rubin had waargenomen), zonder toevlucht te hoeven nemen tot donkere materie om ze te beschrijven. Eindelijk, een derde test keek naar de spreiding van de snelheden van de sterren die rond het vlak van de Melkweg oscilleren. Deze spreiding, die toeneemt met de leeftijd van de relevante sterren, kan heel goed worden verklaard met behulp van de invariante lege-ruimtehypothese, terwijl er voorheen geen overeenstemming was over de oorsprong van dit effect.

De ontdekking van Maeder effent de weg voor een nieuwe opvatting van astronomie die vragen zal oproepen en controverse zal veroorzaken. "De aankondiging van dit model, die eindelijk twee van de grootste mysteries van de astronomie oplost, blijft trouw aan de geest van de wetenschap:niets kan ooit als vanzelfsprekend worden beschouwd, niet qua ervaring, observatie of de redenering van mensen, ’ concludeerde André Maeder.