A teoria geral da relatividade é baseada no conceito de espaço-tempo curvo. Para descrever como a energia e o momento dos campos são distribuídos no espaço-tempo, bem como como eles interagem com o campo gravitacional, é usada uma construção matemática especial – o tensor energia-momento. Este é um tipo de análogo de energia e momento na mecânica comum.



Na relatividade geral, o tensor energia-momento é considerado inalterado ou conservado. Tal como, por exemplo, na mecânica comum, a lei da conservação da energia é cumprida. No entanto, esta suposição nem sempre é justificada. Por exemplo, em energias suficientemente altas surge o chamado problema de não renormalização. Tecnicamente, isso significa que aparecem falhas matemáticas que não podem ser eliminadas.

Um astrofísico da RUDN construiu uma nova teoria da gravidade, na qual a "lei da conservação" do tensor energia-momento não é necessária. O estudo foi publicado no The European Physical Journal C .

"O problema da não renormalização da gravidade de Einstein é bem conhecido. Isso levou a dezenas de tentativas de tratá-la como uma teoria de baixa energia. Por exemplo, na teoria das cordas, a equação clássica de Einstein é apenas o primeiro termo de uma série infinita de correções gravitacionais. Portanto, é possível que em altas energias e/ou dentro do horizonte de eventos dos buracos negros, a curvatura do espaço-tempo e a gravidade se desviem da teoria geral da relatividade de Einstein.

"Isso pode ser explicado de diferentes maneiras. No entanto, em qualquer caso, a lei da conservação da energia-momento pode ser violada em altos níveis de energia", disse Hamidreza Fazlollahi, estudante de pós-graduação do Instituto Educacional e Científico de Gravidade e Cosmologia da RUDN. Universidade disse.

Fazlollahi construiu um novo modelo gravitacional. Ele partiu da chamada relação Gibbs-Duhem. Esta é uma equação que mostra como os indicadores de seus componentes mudam em um sistema termodinâmico. Após as transformações, temos uma equação que se assemelha à equação clássica de Einstein na forma, mas com fatores e constantes diferentes. As equações de campo foram complementadas com dois termos. Um descreve a entropia de temperatura e o segundo descreve carga e interação.

O astrofísico mostrou que o novo modelo gravitacional é consistente para diferentes ambientes e pode ser usado em pesquisas astrofísicas e astronômicas. Por exemplo, o autor testou a nova teoria calculando dois estágios do desenvolvimento do universo – expansão inflacionária e expansão acelerada. As indicações da nova teoria são consistentes com observações experimentais.

"Para um exemplo de aplicação, estudamos soluções esfericamente simétricas e a evolução do universo em tempos iniciais e tardios. O modelo não apresentou nenhuma discrepância em relação à gravidade de Einstein para o vácuo", disse Fazlollahi.

Mais informações: H. R. Fazlollahi, Teoria da gravidade modificada não conservada, The European Physical Journal C (2023). DOI:10.1140/epjc/s10052-023-12003-x
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