Los equipos de investigación en Europa y EE. UU., Incluido un cosmólogo de la Universidad de Portsmouth, han comenzado a modelar el universo por primera vez utilizando la teoría general de la relatividad de Einstein.
Los equipos han creado de forma independiente dos nuevos códigos de computadora que, según dicen, conducirán a los modelos más precisos posibles del universo y proporcionarán nuevas ideas sobre la gravedad y sus efectos.
Cien años después de que se desarrolló, la teoría de Einstein sigue siendo la mejor teoría de la gravedad, pasando constantemente pruebas de alta precisión en el sistema solar y prediciendo con éxito fenómenos como las ondas gravitacionales, descubiertas a principios de este año.
Pero debido a que las ecuaciones involucradas son tan complejas, hasta ahora los físicos se han visto obligados a simplificar la teoría al aplicarla al universo.
Los dos nuevos códigos son los primeros en utilizar la teoría general completa de la relatividad de Einstein para tener en cuenta los efectos de la aglomeración de materia en algunas regiones y la falta de materia en otras.
El Dr. Marco Bruni, del Instituto de Cosmología y Gravitación, Portsmouth, dijo: "Este es un desarrollo realmente emocionante que ayudará a los cosmólogos a crear el modelo más preciso posible del universo".
"En la próxima década esperamos una avalancha de nuevos datos provenientes de los estudios de galaxias de la próxima generación, que utilizan telescopios y satélites extremadamente potentes para obtener mediciones de alta precisión de parámetros cosmológicos, un área donde los investigadores de ICG desempeñan un papel de liderazgo".
"Para igualar esta precisión, necesitamos predicciones teóricas que no solo sean igualmente precisas, sino también precisas al mismo nivel.
"Estos nuevos códigos de computadora aplican la relatividad general en su totalidad y apuntan precisamente a este alto nivel de precisión, y en el futuro deberían convertirse en el punto de referencia para cualquier trabajo que haga suposiciones simplificadoras"
Trabajo de los dos equipos: uno de la Universidad Case Western Reserve y el Kenyon College, Ohio; el otro es una asociación entre el Dr. Bruni, lector de cosmología y gravitación, y Eloisa Bentivegna, investigadora principal de la Universidad de Catania, Italia - se destacará hoy como Sugerencia de los editores por Physical Review Letters y Physical Review D y en una sinopsis en el sitio web de la American Physical Society Physics.
Ambos grupos de físicos intentaban responder a la pregunta de si las estructuras de pequeña escala en el universo producen efectos en escalas de distancia más grandes.
Ambos descubrieron que ese era el caso; sin embargo, presentan pruebas concretas que muestran una desviación de un modelo puramente promediado.
Los investigadores dicen que las simulaciones por computadora que emplean todo el poder de la relatividad general son la clave para producir resultados más precisos y tal vez una comprensión nueva o más profunda.
El profesor Glenn Starkman, del equipo estadounidense, dijo: "Nadie ha modelado la complejidad total del problema antes. Estos documentos son un importante paso adelante, utilizando toda la maquinaria de relatividad general para modelar el universo, sin suposiciones injustificadas desimetría o suavidad. El universo no hace estas suposiciones, tampoco nosotros deberíamos ".
Ambos grupos crearon independientemente software que aplica las Ecuaciones de campo de Einstein, que describen las complicadas relaciones entre el contenido de materia del universo y la curvatura del espacio y el tiempo, en miles de millones de lugares y tiempos a lo largo de la historia del universo.
Al comparar los resultados de estas nuevas simulaciones con los resultados de los modelos simplificados tradicionales, los investigadores descubrieron que las aproximaciones se descomponen.
El Dr. Bruni dijo: "Se necesitará mucho más trabajo en el futuro para comprender completamente la importancia de las diferencias entre las simulaciones basadas en ecuaciones de Einstein y las que hacen suposiciones simplificadoras.
"Al final, como siempre en física, será la interacción entre la teoría y las observaciones lo que fomentará nuestra comprensión del universo"
El estudiante de doctorado James Martens asumió el liderazgo en el desarrollo y la implementación de las técnicas numéricas para el equipo de EE. UU., Trabajando con Tom Giblin, el Profesor de Desarrollo Natural Harvey F Lodish en Kenyon College y profesor adjunto asociado de física en Case Western Reserve,y Glenn Starkman, profesor de física y director del Instituto para la Ciencia de los Orígenes en Case Western Reserve.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Portsmouth . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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