Tyngdkraftteorin, populär bland fysiker, är dåligt tillämplig på den verkliga världen. Astronomer kom till denna slutsats genom att titta på vad som händer i omedelbara närhet av svarta hål. Forskarna föreslog också ett nytt sätt att bygga modeller av svarta hål. En anställd vid Ural Federal University uppkallad efter den första presidenten för Ryssland B. N. Jeltsin (UrFU) och hennes kollega från University of Tokyo presenterades i tidningen Classical and Quantum Gravity.
Idag tror de flesta forskare att svarta hål är verkliga objekt och inte bara matematiska lösningar på ekvationerna om allmän relativitet. Men modern fysik har samlat många förutsättningar för att revidera denna teori. Alla grundläggande interaktioner kända för vetenskapen har redan beskrivits i "kvantspråk", med undantag för tyngdkraften. Dessa inkonsekvenser indikerar att relativitetsteorin endast är en tillnärmning till den ultimata tyngdkraften.
En av de enklaste versionerna av en sådan utökad teori är antagandet att gravitationskonstanten som kommer in i ekvationerna inte är en konstant, utan ett fält som kan förändras i tid och rum. Forskare på den moderna noggrannhetsnivån kan inte mäta detta långsamt föränderliga fält och uppfattar det därför bara som ett konstant. Om vi accepterar denna hypotes uppstår tyngdkraften med ett skalar (ges vid varje punkt med endast ett nummer) -fält. Således formulerades den första och enklaste tyngdkraftteorin med ett skalfält, Brans - Dicke-teorin. Idag är klassen av tyngdkraftsteorier med ett skalfält mycket bred; sådana teorier anses vara ett av de mest lovande sätten att utöka den allmänna relativiteten.
I ett nytt verk undersökte Daria Tretyakova från UrFU tillsammans med en kollega från universitetet i Tokyo en av teorierna för denna klass - den så kallade Horndesky-modellen. Horndesky är den mest allmänt möjliga klassen av tyngdkrafter med ett skalfält, där det inte finns några instabiliteter, det vill säga det inte finns några ovanliga parametrar för materien (till exempel negativ eller imaginär massa).
På den kosmologiska nivån (den skala där universum kan betraktas som ett enda studieobjekt) har modeller av denna klass, som har symmetri med avseende på skalfältets förändring i rymd och tid, visat sig väl, vilket gör att man kan beskriva det snabbt växande universum utan att åberopa ytterligare teorier. Författarna beslutade att testa dessa modeller mer rigoröst och mångsidig. Astronomer studerade Horndeskys modeller på den astrofysiska skalan hos enskilda rymdobjekt och fann att svarta hål i modeller som framgångsrikt bevisats i kosmologi är instabila.
Dessa modeller är dåligt lämpade för att beskriva det verkliga universum, eftersom man idag tror att svarta hål existerar och tvärtom är ganska stabila. Situationen är dock fixbar: forskare har föreslagit ett sätt att bygga Horndesky-modeller för att säkerställa stabiliteten i svarta hål inom ramen för sådana teorier. Nu planerar författarna att underkasta de nyligen föreslagna modellerna standardtester: för att kontrollera tillräckligheten i den kosmologiska och astrofysiska skalan.
