Usando um modelo de buracos negros, cientistas da Universidade Federal dos Urais (UrFU, Yekaterinburg) determinou que uma teoria popular da gravidade que parecia funcionar perfeitamente no nível cosmológico (uma subclasse da teoria de Horndeski) não se aplica ao mundo real. Eles publicaram seus resultados em Gravidade Clássica e Quântica .

A física moderna acumulou muitos pré-requisitos para a revisão da relatividade geral, incluindo a expansão acelerada do universo, a presença de matéria escura, e a impossibilidade de renormalizar a gravidade. Todas as interações fundamentais conhecidas pela ciência foram descritas na linguagem quântica, exceto a gravitação. Essas pequenas inconsistências indicam que a teoria da relatividade não é a teoria da gravitação final, mas uma aproximação (uma história semelhante ocorreu com a teoria de Newton). Os físicos teóricos constantemente propõem teorias estendidas da gravidade, e esses modelos precisam ser comparados com as observações.

Uma das versões mais simples de tal teoria estendida aparece sob a suposição de que a constante gravitacional (uma quantidade física fundamental que é a mesma no tempo e em todos os pontos do universo) não é uma constante, mas um campo que pode variar no tempo e no espaço. Os cientistas não podem medir este campo que muda lentamente com precisão, e apenas, portanto, percebê-lo como uma constante. Esta teoria postula a gravidade com um campo escalar (dado apenas um número em cada ponto). É assim que a primeira e mais simples teoria da gravidade com um campo escalar, a teoria de Brans-Dicke, foi formulado. Esta e outras teorias semelhantes são consideradas uma das formas mais promissoras de expandir a Relatividade Geral.

Em seu trabalho, Daria Tretyakova, PhD da UrFU, junto com seu colega da Universidade de Tóquio, explorou uma dessas teorias - a chamada teoria de Horndeski. A estrutura de Horndeski fornece a teoria da gravidade mais geral com um campo escalar, sem instabilidades, e contendo física "saudável", isto é, sem quaisquer parâmetros incomuns de matéria, por exemplo, massa negativa ou imaginária.

No nível cosmológico, uma subclasse de modelos Horndeski, que são simétricos em relação à mudança do campo escalar no espaço e no tempo, ajudaram cientistas a descrever a expansão acelerada do universo sem recorrer a teorias adicionais. Esses modelos foram escolhidos para testes rigorosos e abrangentes. Os autores do artigo consideraram os modelos de Horndeski na escala astrofísica - a escala de objetos individuais do universo - e determinaram que os buracos negros (como objetos reais) se revelaram instáveis ​​nos modelos que anteriormente se provaram com sucesso em cosmologia.

Consequentemente, esses modelos não são adequados para descrever o universo real, porque atualmente se acredita que os buracos negros existem no espaço como objetos estáveis. Contudo, os cientistas propuseram uma maneira de construir modelos de Horndeski que garantam a estabilidade dos buracos negros. O artigo é um passo em direção a uma nova teoria da gravidade que atende aos requisitos da física moderna. Agora, os autores estão planejando submeter os novos modelos propostos a testes padrão para verificar sua adequação na escala cosmológica e astrofísica.