La teoria della gravità, popolare tra i fisici, è scarsamente applicabile al mondo reale. Gli astronomi sono giunti a questa conclusione osservando ciò che accade nelle immediate vicinanze dei buchi neri. I ricercatori hanno anche proposto un nuovo modo per costruire modelli di buchi neri. Un dipendente dell'Università Federale degli Urali intitolato al primo presidente della Russia B. N. Eltsin (UrFU) e il suo collega dell'Università di Tokyo sono stati presentati sulla rivista Classical and Quantum Gravity.
Oggi, la maggior parte degli scienziati crede che i buchi neri siano oggetti reali e non solo soluzioni matematiche alle equazioni della relatività generale. Tuttavia, la fisica moderna ha accumulato molti prerequisiti per la revisione di questa teoria. Tutte le interazioni fondamentali note alla scienza sono già state descritte nel "linguaggio quantistico", ad eccezione della gravità. Queste incongruenze indicano che la teoria della relatività è solo un'approssimazione alla teoria ultima della gravità.
Una delle versioni più semplici di una teoria così estesa è l'assunto che la costante gravitazionale che entra nelle equazioni non sia una costante, ma un campo che può cambiare nel tempo e nello spazio. Gli scienziati al livello moderno di accuratezza non possono misurare questo campo che cambia lentamente e solo quindi percepirlo come una costante. Se accettiamo questa ipotesi, la gravità sorge con un campo scalare (dato in ogni punto da un solo numero). È così che è stata formulata la prima e più semplice teoria della gravità con un campo scalare, la teoria di Brans-Dicke. Oggi la classe delle teorie della gravità con un campo scalare è molto ampia; tali teorie sono considerate uno dei modi più promettenti per espandere la relatività generale.
In un nuovo lavoro, Daria Tretyakova dell'UrFU, insieme a una collega dell'Università di Tokyo, ha indagato su una delle teorie di questa classe: il cosiddetto modello Horndesky. Horndesky è la classe più generale possibile di teorie della gravità con un campo scalare, dove non ci sono instabilità, cioè non si ottengono parametri insoliti della materia (ad esempio massa negativa o immaginaria).
A livello cosmologico (la scala in cui l'Universo può essere considerato come un unico oggetto di studio), i modelli di questa classe, che hanno simmetria rispetto allo spostamento nello spazio e nel tempo del campo scalare, si sono dimostrati validi, consentendo di descrivere l'Universo in rapida espansione senza invocare ulteriori teorie. Gli autori hanno deciso di testare questi modelli in modo più rigoroso e versatile. Gli astronomi hanno studiato i modelli di Horndesky sulla scala astrofisica dei singoli oggetti spaziali e hanno scoperto che i buchi neri nei modelli che si sono dimostrati con successo in cosmologia sono instabili.
Questi modelli sono poco adatti a descrivere l'Universo reale, perché oggi si ritiene che i buchi neri esistano e, al contrario, siano abbastanza stabili. La situazione, tuttavia, è risolvibile: gli scienziati hanno proposto un modo per costruire modelli Horndesky, garantendo la stabilità dei buchi neri nel quadro di tali teorie. Ora gli autori intendono sottoporre i nuovi modelli proposti a test standard: per verificarne l'adeguatezza su scala cosmologica e astrofisica.
