Egy új matematikai rendszer segítségével a csillagászok képesek lesznek egy új öt dimenziós gravitációs elmélet tesztelésére, ami versenyre kelhet Einstein általános relativitás elméletével.

Arlie Petters professzor

A fentieket a Rutgers és Duke Egyetem tudósai, Charles R. Keeton, a csillagászat és fizika professzora, és Arlie O. Petters, matematika és fizika professzor, a rendszer kifejlesztői állítják. Munkájuk egy nemrég napvilágot látott elmélet, az úgynevezett Randall-Sundrum gravitációs modell második változatán alapul. Ez az elmélet azt mondja ki, hogy a látható univerzum egy nagyobb univerzumba ágyazott membrán, a kutatók hasonlatával élve egy az óceánon úszó hínár. A membrán-univerzumnak öt dimenziója van, négy térbeli és egy időbeli, azaz eggyel több a térbeli dimenzió, mint az általános relativitás elméletben.

A Keeton és Petters által kifejlesztett rendszer több olyan kozmológiai hatást is megjövendöl, melyek megfigyelésével igazolhatóvá válik a membránelmélet. Ha pedig az elmélet igaznak bizonyul, az sok mindent felboríthat és alátámasztja egy negyedik dimenzió létezését is, ami bizony jelentős kihatással lehet a természet világáról szerzett ismereteinkre. Ami a kozmológiai hatások megfigyelhetőségét illeti, elvileg az elkövetkező években a tervek szerint fellövésre kerülő műholdak már képesek lesznek a feladat elvégzésére, így akár négy-öt éven belül választ is kaphatunk a nagy kérdésre.

Térjünk azonban vissza a rendszer alapjaihoz, a Randall-Sundrum modellhez, ami egy matematikai leírást ad arról, hogyan formálja a gravitáció az univerzumot, eltérve az általános relativitásban megfogalmazottaktól. Keeton és Petters arra a bizonyos gravitációs következményére összpontosított ami megkülönbözteti a membrán elméletet Einstein elméletétől. A membránelmélet szerint a korai világegyetemben létrejött viszonylag kis "fekete lyukak" a mai napig is képesek voltak túlélni és fennmaradni. Ezek a tömegükben egy parányi aszteroidánál nem nagyobb fekete lyukak az univerzum sötét anyagának részei, melyek ahogy nevük is sugallja, nem bocsátanak ki fényt, viszont rendelkeznek gravitációs erővel. Ezzel szemben az általános relativitás elmélet azt mondja, hogy ezek a kezdeti fekete lyukak mára már elpárologtak.

Petters kiszámította a legközelebbi ilyen fekete lyuk lehetséges pozícióját és nem kis meglepetésükre az eredmény szerint az jóval a Plútó pályáján belül helyezkedik el. Petters szerint amennyiben ezek a fekete lyukak csupán 1 százalékát kitennék a galaxisunkban rendelkezésre álló sötét anyagnak, akkor több ezer ilyen kis tömegű fekete lyuk lehet a Naprendszerben.

Mint kiderült, a membránelmélet fekete lyukai elvileg megfigyelhetők, mivel ha valóban léteznek, akkor hatást gyakorolnak a Föld felé haladó, más galaxisokból érkező elektromágneses sugárzásra. A fekete lyukak által kiváltott gravitációs lencse hatás legjobban a gammasugarú kitöréseken figyelhető meg, valahogy úgy mint amikor egy kiálló kő megzavarja egy tó fodrozódását, véli Keeton. A fekete lyuk is egy interferencia sémát hoz létre, ami magán hordozza mind a gamma sugarak, mind a fekete lyuk gravitációjának jegyeit. A negyedik térbeli dimenzió jele az interferencia sémákban lesz felfedezhető. A plusz dimenzió összehúzódást idéz elő a gamma sugarú "fodrok" között, melyek a nemzetközi összefogásból születő Gamma-ray Large Area Space Telescope segítségével lesznek mérhetők.

A NASA, az Egyesült Államok Energiaügyi Hivatala, valamint francia,német, japán, olasz és svéd intézetek közreműködésével készülő új űrtávcsövet 2007 augusztusában tervezik fellőni.