Met behulp van een model van zwarte gaten, wetenschappers van de Ural Federal University (UrFU, Yekaterinburg) vastgesteld dat een populaire theorie van de zwaartekracht die perfect leek te werken op kosmologisch niveau (een subklasse van de Horndeski-theorie) niet van toepassing is in de echte wereld. Ze hebben hun resultaten gepubliceerd in Klassieke en kwantumzwaartekracht .

De moderne natuurkunde heeft veel voorwaarden verzameld voor de herziening van de algemene relativiteitstheorie, inclusief de versnelde uitdijing van het heelal, de aanwezigheid van donkere materie, en de onmogelijkheid om de zwaartekracht te renormaliseren. Alle fundamentele interacties die de wetenschap kent, zijn beschreven in kwantumtaal, behalve zwaartekracht. Deze kleine inconsistenties geven aan dat de relativiteitstheorie niet de laatste theorie van de zwaartekracht is, maar een benadering (een soortgelijk verhaal deed zich voor met de theorie van Newton). Theoretische natuurkundigen stellen voortdurend uitgebreide theorieën over zwaartekracht voor, en deze modellen moeten worden vergeleken met waarnemingen.

Een van de eenvoudigste versies van zo'n uitgebreide theorie verschijnt in de veronderstelling dat de zwaartekrachtconstante (een fundamentele fysieke grootheid die in de tijd en op alle punten in het universum hetzelfde is) geen constante is, maar een veld dat kan variëren in tijd en ruimte. Wetenschappers kunnen dit langzaam veranderende veld niet nauwkeurig meten, en alleen daarom waarnemen als een constante. Deze theorie stelt de zwaartekracht met een scalair veld (met slechts één getal op elk punt). Dit is hoe de eerste en eenvoudigste theorie van zwaartekracht met een scalair veld, de Brans-Dicke-theorie, werd geformuleerd. Deze en soortgelijke theorieën worden beschouwd als een van de meest veelbelovende manieren om de algemene relativiteitstheorie uit te breiden.

In haar werk, Daria Tretjakova, PhD van UrFU, samen met haar collega van de Universiteit van Tokyo, verkende een van deze theorieën - de zogenaamde Horndeski-theorie. Het Horndeski-raamwerk geeft de meest algemene zwaartekrachttheorie met een scalair veld, zonder instabiliteit, en met 'gezonde' natuurkunde - dat wil zeggen, zonder ongebruikelijke parameters van materie, bijvoorbeeld, negatieve of denkbeeldige massa.

Op kosmologisch niveau, een subklasse van Horndeski-modellen, die symmetrisch zijn met betrekking tot de verschuiving van het scalaire veld in ruimte en tijd, hebben wetenschappers geholpen de versnelde uitdijing van het universum te beschrijven zonder toevlucht te nemen tot aanvullende theorieën. Deze modellen zijn gekozen voor rigoureuze en uitgebreide tests. De auteurs van het artikel beschouwden de Horndeski-modellen op de astrofysische schaal - de schaal van individuele objecten van het universum - en stelden vast dat zwarte gaten (als echte objecten) onstabiel blijken te zijn in de modellen die zich eerder succesvol bewezen in de kosmologie.

Bijgevolg, deze modellen zijn niet geschikt om het echte universum te beschrijven, omdat momenteel wordt aangenomen dat zwarte gaten in de ruimte bestaan ​​als stabiele objecten. Echter, de wetenschappers hebben een manier voorgesteld om Horndeski-modellen te construeren die de stabiliteit van zwarte gaten garanderen. Het artikel is een stap in de richting van een nieuwe zwaartekrachttheorie die voldoet aan de eisen van de moderne natuurkunde. Nutsvoorzieningen, de auteurs zijn van plan de nieuw voorgestelde modellen te onderwerpen aan standaardtests om hun geschiktheid op kosmologische en astrofysische schaal te controleren.