Пояс Койпера скрывает тайну пятого измерения

Американские ученые разработали математическую модель, которая, как ожидается, позволит астрономам экспериментально подтвердить пятимерную теорию гравитации, бросившую вызов общей теории относительности Эйнштейна. Проф. Чарльз Китон (Charles R. Keeton) из университета Ратджерса и проф. Арли Петтерс (Arlie O. Petters) из университета Дьюка при создании своей модели использовали недавно разработанную теорию под названием «гравитационная модель мембранной Вселенной Рандалл-Сандрама типа II» (type II Randall-Sundrum braneworld gravity model). В основе теории лежит предположение о том, что видимая Вселенная представляет собой мембрану, расположенную в пределах большей по размерам Вселенной. «Мембранная Вселенная» имеет пять измерений – четыре пространственных и одно временное, в отличие от 4-мерной Вселенной, которую описывает общая теория относительности.

Проф. Китон и Петтерс предсказывают существование некоторых космологических явлений, которые могут подтвердить новую теорию мембранной Вселенной, сообщает ScienceDaily. Экспериментальные наблюдения за этими явлениями, по словам ученых, можно осуществлять при помощи космического зонда, запуск которого запланирован на следующий год.

«Если теория мембранной Вселенной подтвердится, это вызовет революционный переворот во всей современной науке, – комментирует свою работу проф. Петтерс. – Пятимерность Вселенной полностью меняет также и философское понимание мира, в котором мы живем».

Модель мембранной Вселенной, созданная Лайзой Рандалл (Lisa Randall) из Гарвардского университета и Раманом Сандрамом (Raman Sundrum) из университета Джонса Хопкинса содержит математическое описание гравитационного формирования Вселенной, которое существенно отличается от описания, предложенного общей теорией относительности. В основе новой теории лежит предположение, что малые черные дыры, образовавшиеся на ранних стадиях развития Вселенной, сохранились до настоящего времени. Черные дыры с массами, сравнимыми с массами небольших астероидов, вполне могут быть частью «темной материи Вселенной», которую можно обнаружить только по гравитационному полю. Общая теория относительности, с другой стороны, утверждает, что малые черные дыры ранней Вселенной «испарились» и более не существуют.

«Когда мы рассчитали, на каком расстоянии от Земли могут находиться малые черные дыры, оказалось, что самые близкие могут быть в пределах орбиты Плутона», – говорит проф. Китон. «Если предположить, что реликтовые черные дыры составляют хотя бы 1% темной материи в нашей Галактике, в Солнечной системе должно быть несколько тысяч таких черных дыр», – добавляет проф. Петтерс.

Таким образом, для подтверждения теории пятимерной Вселенной необходимо доказать, что микродыры действительно существуют. Ученые пришли к выводу, что обнаружить черные дыры можно по их воздействию на электромагнитное излучение, распространяющееся от других галактик по направлению к Земле. При прохождении излучения вблизи черной дыры возникает эффект, известный под названием «гравитационной фокусировки». Наибольшее влияние гравитационное поле оказывает на гамма-лучи, генерируемые при взрывах звезд. Вычисления ученых показали, что черные дыры будут оказывать на гамма-лучи примерно такое же воздействие, какое выступ скалы оказывает на волны, распространяющиеся по поверхности водоема. За скалой можно наблюдать так называемую интерференционную картину. Аналогичным образом по интерферограмме гамма-излучения вблизи черной дыры можно будет определить характеристики самой дыры и, как следствие, характеристики пространства и времени.

«Мы обнаружили, что признаки существования четвертого пространственного измерения обязательно должны присутствовать в интерференционной картине, – говорит проф. Петтерс. – Именно это дополнительное измерение приводит к тому, что расстояния между интерференционными полосами становятся более узкими по сравнению с результатами, полученными в рамках общей теории относительности». Получить интерферограммы можно будет при помощи космического гамма-телескопа Gamma-ray Large Area Space Telescope. Космический зонд, на котором он будет установлен, планируется запустить в августе 2007 года. В создании телескопа принимают участие NASA, Американское министерство энергетики, а также научные учреждения Франции, Германии, Японии, Италии и Швеции.