Czy ciemna energia istnieje?
Najprostsze z nich wykorzystuje stałą kosmologiczną, zaproponowaną jeszcze przez Einsteina, ale jej odpowiedniej wartości nie da się wyjaśnić przy użyciu współczesnej fizyki. Alternatywą może być brak ciemnej energii. Za przyspieszenie rozszerzania się wszechświata w późniejszym czasie może odpowiadać modyfikacja siły grawitacji przy dużych odległościach. W ramach projektu MGATDE (Modified gravity as an alternative to dark energy), finansowanego ze środków UE, badano koncepcje teoretyczne dotyczące modyfikacji ogólnej teorii względności w dużych skalach. Jedna z nich dotyczyła zastosowania tzw. oddziaływań galileonów. Uczeni wykazali, że w modelach z tymi oddziaływaniami możliwe jest znalezienie rozwiązań dotyczących przyspieszenia bez zastosowania stałej kosmologicznej. Koncepcję oddziaływań galileonów wykorzystano do opracowania spójnych nieliniowych modeli masywnej grawitacji. Inne pytanie dotyczyło tego, czy grawiton ma masę. Zespół znalazł rozwiązania, które przejawiają mechanizm Weinsteina, pozwalający na przywrócenie ogólnej teorii względności w małych skalach. Odkryto także niestabilne rozwiązania, w których przyspieszenie wszechświata wyjaśniane jest przez małą masę grawitonów. Z punktu widzenia badań obserwacyjnych głównym celem było opracowanie skutecznych metod wykorzystania danych obserwacyjnych do odróżnienia zmodyfikowanych modeli grawitacji od modeli ciemnej energii opartych na ogólnej teorii względności. Projekt MGATDE pokazał, że przeglądy nieba wykorzystujące pomiary soczewkowania i prędkości charakterystycznej mogą znacząco ograniczać modyfikacje ogólnej teorii względności. Mimo że możliwe jest testowanie ogólnej teorii względności w sposób niezależny od modeli w dużej skali, brak jest informacji dotyczących małych skal, w których skupianie się ciemnej materii staje się nieliniowe. W ramach projektu opracowano podejście oparte na teorii perturbacji w celu rozwiązania nieliniowego rozwiązania dla trybu skalarnego. Wymagało to opracowania samoadaptacyjnego N-ciałowego kodu obejmującego cząstki i siatki, aby przeprowadzić symulacje zmodyfikowanych modeli grawitacji. Pozwoli on na wykorzystanie dużych ilości informacji dotyczących nieliniowych skal w celu testowania takich zmodyfikowanych modeli. Zaplanowane na następną dekadę przeglądy nieba umożliwią sprawdzenie koncepcji teoretycznych opracowanych w ramach omawianego projektu.
Słowa kluczowe
Ciemna energia, ogólna teoria względności, stała kosmologiczna, grawitacja, MGATDE
