Utilizzando un modello di buchi neri, scienziati dell'Università federale degli Urali (UrFU, Ekaterinburg) ha stabilito che una teoria popolare della gravità che sembrava funzionare perfettamente a livello cosmologico (una sottoclasse della teoria di Horndeski) non si applica nel mondo reale. Hanno pubblicato i loro risultati in Gravità classica e quantistica .

La fisica moderna ha accumulato molti prerequisiti per la revisione della relatività generale, compresa l'espansione accelerata dell'universo, la presenza di materia oscura, e l'impossibilità di rinormalizzare la gravità. Tutte le interazioni fondamentali note alla scienza sono state descritte in linguaggio quantistico, ad eccezione della gravitazione. Queste piccole incongruenze indicano che la teoria della relatività non è la teoria finale della gravitazione, ma un'approssimazione (una storia simile si è verificata con la teoria di Newton). I fisici teorici propongono costantemente teorie estese della gravità, e questi modelli devono essere confrontati con le osservazioni.

Una delle versioni più semplici di una teoria così estesa appare sotto l'assunzione che la costante gravitazionale (una quantità fisica fondamentale che è la stessa nel tempo e in tutti i punti dell'universo) non è una costante, ma un campo che può variare nel tempo e nello spazio. Gli scienziati non possono misurare con precisione questo campo che cambia lentamente, e solo quindi percepirlo come una costante. Questa teoria postula la gravità con un campo scalare (dato un solo numero in ogni punto). Ecco come la prima e più semplice teoria della gravità con un campo scalare, la teoria di Brans-Dicke, è stato formulato. Questa e simili teorie sono considerate tra i modi più promettenti per espandere la Relatività Generale.

Nel suo lavoro, Daria Tretyakova, PhD da UrFU, insieme al suo collega dell'Università di Tokyo, esplorò una di queste teorie, la cosiddetta teoria di Horndeski. Il framework di Horndeski fornisce la teoria più generale della gravità con un campo scalare, senza instabilità, e contenente la fisica "sana", cioè senza parametri insoliti della materia, Per esempio, massa negativa o immaginaria.

A livello cosmologico, una sottoclasse di modelli Horndeski, che sono simmetriche rispetto allo spostamento del campo scalare nello spazio e nel tempo, hanno aiutato gli scienziati a descrivere l'espansione accelerata dell'universo senza ricorrere a teorie aggiuntive. Questi modelli sono stati scelti per test rigorosi e completi. Gli autori dell'articolo hanno considerato i modelli di Horndeski su scala astrofisica - la scala dei singoli oggetti dell'universo - e hanno determinato che i buchi neri (come oggetti reali) risultano instabili nei modelli che in precedenza si sono dimostrati con successo in cosmologia.

Di conseguenza, questi modelli non sono adatti a descrivere l'universo reale, perché attualmente si ritiene che i buchi neri esistano nello spazio come oggetti stabili. Però, gli scienziati hanno proposto un modo per costruire modelli di Horndeski che garantiscano la stabilità dei buchi neri. Il documento è un passo verso una nuova teoria della gravità che soddisfi i requisiti della fisica moderna. Ora, gli autori stanno progettando di sottoporre i nuovi modelli proposti a test standard per verificarne l'adeguatezza a scala cosmologica e astrofisica.