En utilisant un modèle de trous noirs, scientifiques de l'Université fédérale de l'Oural (UrFU, Ekaterinbourg) a déterminé qu'une théorie populaire de la gravité qui semblait fonctionner parfaitement au niveau cosmologique (une sous-classe de la théorie de Horndeski) ne s'applique pas dans le monde réel. Ils ont publié leurs résultats dans Gravité classique et quantique .

La physique moderne a accumulé beaucoup de prérequis pour la révision de la relativité générale, y compris l'expansion accélérée de l'univers, la présence de matière noire, et l'impossibilité de renormaliser la gravité. Toutes les interactions fondamentales connues de la science ont été décrites en langage quantique, à l'exception de la gravitation. Ces petites incohérences indiquent que la théorie de la relativité n'est pas la théorie finale de la gravitation, mais une approximation (une histoire similaire s'est produite avec la théorie de Newton). Les physiciens théoriciens proposent constamment des théories étendues de la gravité, et ces modèles doivent être comparés aux observations.

L'une des versions les plus simples d'une telle théorie étendue apparaît sous l'hypothèse que la constante gravitationnelle (une quantité physique fondamentale qui est la même dans le temps et en tout point de l'univers) n'est pas une constante, mais un domaine qui peut varier dans le temps et dans l'espace. Les scientifiques ne peuvent pas mesurer avec précision ce champ en évolution lente, et seulement donc le percevoir comme une constante. Cette théorie postule la gravité avec un champ scalaire (donné un seul nombre à chaque point). C'est ainsi que la première et la plus simple théorie de la gravité avec un champ scalaire, la théorie de Brans-Dicke, a été formulé. Cette théorie et des théories similaires sont considérées comme l'un des moyens les plus prometteurs d'étendre la relativité générale.

Dans son travail, Daria Tretiakova, Doctorat de l'UrFU, avec sa collègue de l'Université de Tokyo, a exploré l'une de ces théories, la théorie dite de Horndeski. Le cadre de Horndeski donne la théorie la plus générale de la gravité avec un champ scalaire, sans instabilités, et contenant une physique « saine », c'est-à-dire sans aucun paramètre inhabituel de la matière, par exemple, masse négative ou imaginaire.

Au niveau cosmologique, une sous-classe de modèles Horndeski, symétriques par rapport au déplacement du champ scalaire dans l'espace et le temps, ont aidé les scientifiques à décrire l'expansion accélérée de l'univers sans recourir à des théories supplémentaires. Ces modèles ont été choisis pour des tests rigoureux et complets. Les auteurs de l'article ont examiné les modèles Horndeski à l'échelle astrophysique - l'échelle des objets individuels de l'univers - et ont déterminé que les trous noirs (en tant qu'objets réels) s'avèrent instables dans les modèles qui ont déjà fait leurs preuves en cosmologie.

Par conséquent, ces modèles ne sont pas adaptés pour décrire l'univers réel, car on pense actuellement que les trous noirs existent dans l'espace en tant qu'objets stables. Cependant, les scientifiques ont proposé un moyen de construire des modèles de Horndeski qui assurent la stabilité des trous noirs. L'article est un pas vers une nouvelle théorie de la gravité qui répond aux exigences de la physique moderne. Maintenant, les auteurs prévoient de soumettre les modèles nouvellement proposés à des tests standards pour vérifier leur adéquation à l'échelle cosmologique et astrophysique.