Διερεύνηση των ασυμφωνιών μεταξύ της Γενικής Σχετικότητας και της Θεωρίας Βαρύτητας Βαθμωτών-Τενυστών-Διανυσμάτων
Η Γενική Σχετικότητα είναι, επί του παρόντος, η καλύτερη θεωρία για να εξηγήσει τα βαρυτικά φαινόμενα. Δημοσιεύτηκε από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν το 1915, η θεωρία βρήκε συμφωνία με γνωστές αστρονομικές παρατηρήσεις και ανέφερε νέες προβλέψεις που έχουν επιβεβαιωθεί με μεγάλη ακρίβεια. Τέτοιες προβλέψεις είναι στην πραγματικότητα πρωτοποριακές:η κάμψη του φωτός, η ύπαρξη βαρυτικών κυμάτων, οι μαύρες τρύπες (δεν έχουν ακόμη επιβεβαιωθεί άμεσα), μεταξύ άλλων. Η ιδιοφυΐα του Αϊνστάιν δεν μπορεί να υπερεκτιμηθεί.
Ωστόσο, η θεωρία δεν είναι τέλεια. Σε φιλοσοφικούς λόγους, καμία μαθηματική αναπαράσταση της πραγματικότητας δεν είναι τέλεια. Αλλά και φυσικά, η Γενική Σχετικότητα αποτυγχάνει να εξηγήσει τις καμπύλες περιστροφής των γαλαξιών, τη γαλαξιακή κάμψη του φωτός και τα κοσμολογικά δεδομένα. Τέτοιες αποκλίσεις μεταξύ της θεωρίας και της πραγματικότητας μπορούν να λυθούν αν υποθέσουμε την ύπαρξη της λεγόμενης σκοτεινής ύλης. Η περισσότερη φυσική φαίνεται να βασίζεται σε αυτήν την υπόθεση, αλλά έχει ένα σοβαρό μειονέκτημα:αν και τεράστιες προσπάθειες, η σκοτεινή ύλη δεν έχει εντοπιστεί άμεσα.
Σε αυτό το πλαίσιο, είναι τουλάχιστον λογικό να σκεφτούμε άλλους τρόπους επίλυσης του προβλήματος. Εάν δεν είμαστε διατεθειμένοι να υποθέσουμε την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης, τότε αναγκαζόμαστε να τροποποιήσουμε τους νόμους με τους οποίους λειτουργεί η βαρύτητα, δηλαδή να αναζητήσουμε μια νέα θεωρία της βαρύτητας. Πρόκειται για μια μακρά επιχείρηση που μπορεί να ανιχνευθεί πίσω στο 1983, με το έργο του Mordehai Migrom και τη θεωρία του MOND. Από τότε, έχουν προταθεί αρκετές τροποποιημένες θεωρίες βαρύτητας και αρκετές έχουν μείνει πίσω.
Μία από τις πιο πρόσφατες είναι η θεωρία Scalar-Tensor-Vector Gravity (STVG), που αναφέρεται επίσης ως Modified Gravity (MOG). Δημοσιεύτηκε από τον John Moffat το 2005, το όριο ασθενούς πεδίου αυτής της θεωρίας προβλέπει μια ενισχυμένη βαρυτική έλξη στα όρια των γαλαξιών, όπου συμβαίνουν φαινόμενα που σχετίζονται με τη σκοτεινή ύλη και συμφωνεί με τη Γενική Σχετικότητα προς τα μέσα. Η συμπεριφορά αυτού του ορίου ασθενούς πεδίου χρησίμευε, για παράδειγμα, στη σωστή περιγραφή των καμπυλών περιστροφής των γαλαξιών, της κάμψης του γαλαξιακού φωτός και των φαινομένων Bullet Cluster, χωρίς να απαιτείται η ύπαρξη σκοτεινής ύλης.
Η μετάβαση ενός τυπικού σε ενισχυμένη βαρυτική έλξη προέρχεται από την αλληλεπίδραση μεταξύ τανυστικών, διανυσματικών και βαθμωτών φυσικών πεδίων. Ωστόσο, αυτός ο μηχανισμός φαίνεται να λειτουργεί μόνο όπου η βαρύτητα είναι ασθενής. Κοντά σε μαύρες τρύπες ή άλλα συμπαγή αντικείμενα, όπως αστέρια νετρονίων, το βαρυτικό πεδίο είναι πολύ ισχυρό και ο μηχανισμός του Moffat για την ανάκτηση των σπάσεων της Γενικής Σχετικότητας.
Στη συνέχεια, η Γενική Σχετικότητα και το STVG διαφέρουν επίσης στο καθεστώς ισχυρής βαρύτητας. Τέτοια φυσικά συστήματα είναι το κλειδί για τη σύγκριση και των δύο θεωριών και η εργασία μας επικεντρώνεται σε αυτές:βρήκαμε, για παράδειγμα, ότι το προτεινόμενο διανυσματικό πεδίο οδηγεί σε μεγαλύτερα και βαρύτερα αστέρια νετρονίων από τη Γενική Σχετικότητα. Από την άλλη πλευρά, το διανυσματικό πεδίο θα έπαιζε κρίσιμο ρόλο στο σχηματισμό, την ευθυγράμμιση και την περιστροφή των αστροφυσικών πίδακες, που εκτοξεύονται από ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες. Επιπλέον, οι δίσκοι προσαύξησης γύρω από τις μαύρες τρύπες STVG γίνονται πιο ψυχροί και υποφωτεινοί από ό,τι στην περίπτωση του GR.
Ενώ συνεχίζουμε να διερευνούμε τις αποκλίσεις μεταξύ των δύο θεωριών, αναμένουμε με αγωνία τα αποτελέσματα ισχυρών παρατηρήσεων βαρύτητας, με επικεφαλής τα βαρυτικά κύματα και το τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων. Θα πουν τον τελευταίο λόγο σε αυτή τη συζήτηση.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Effects of Scalar-Tensor-Vector Gravity σε σχετικιστικούς πίδακες, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Astrophysics and Space Science. Επικεφαλής αυτής της εργασίας ήταν ο Federico G. Lopez Armengol από το Instituto Argentino de Radioastronomía.
