Επιστήμονες στα πανεπιστήμια Duke και Rutgers έχουν αναπτύξει ένα μαθηματικό πλαίσιο και ισχυρίζονται ότι θα επιτρέψουν στους αστρονόμους να εξετάσουν μια νέα θεωρία της βαρύτητας πέντε διαστάσεων, που να ανταγωνίζεται τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας.

Οι Charles Keeton του Rutgers και Arlie Petters του Duke βασίζουν την εργασία τους σε μια πρόσφατη θεωρία, που  λέγεται μοντέλο βαρύτητας κοσμικών βρανών (braneworld) τύπου ΙΙ Randall-Sundrum. Η θεωρία υποστηρίζει ότι το ορατό σύμπαν είναι μια μεμβράνη που ενσωματώνεται μέσα σε ένα μεγαλύτερο σύμπαν, σαν ένα σκέλος ενός μεμβρανώδους φυκιού που επιπλέει στον ωκεανό. Το σύμπαν της κοσμικής βράνης έχει πέντε διαστάσεις -- τέσσερις χωρικές διαστάσεις συν το χρόνο -- έναντι των τεσσάρων διαστάσεων -- τρεις χωρικές, συν το χρόνο -- στη γενική θεωρία της σχετικότητας.

Το πλαίσιο Keeton και Petters που αναπτύχθηκε προβλέπει ορισμένα κοσμολογικά φαινόμενα που, εάν παρατηρηθούν, πρέπει να βοηθήσει τους επιστήμονες να επικυρώσουν τη θεωρία της κοσμικής βράνης. Οι παρατηρήσεις, ανέφεραν, πρέπει να είναι δυνατές με τους δορυφόρους που σχεδιάζονται για να προωθηθούν μέσα στα επόμενα χρόνια.

Εάν η θεωρία της κοσμικής βράνης αποδειχθεί αληθινή, "θα ανέτρεπε το σκηνικό", λέει ο Petters. "Θα επιβεβαίωνε ότι υπάρχει μια τέταρτη διάσταση στο χώρο, η οποία θα δημιουργούσε ένα φιλοσοφικό άλμα στην κατανόηση του φυσικού κόσμου."

Τα συμπεράσματα των επιστημόνων εμφανίστηκαν στις 24 Μάιου 2006, στο περιοδικό Physical Review. Ο Keeton είναι καθηγητής αστρονομίας και φυσικής στο Rutgers, και ο Petters είναι καθηγητής μαθηματικών και φυσικής.

Η έρευνά τους χρηματοδοτείται από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστήμης.

Το μοντέλο της κοσμικής βράνης κατά Randall-Sundrum -- που ονομάστηκε έτσι από τους δημιουργούς του, την φυσικό Lisa Randall του πανεπιστημίου του Χάρβαρντ και τον Raman Sundrum του πανεπιστημίου Johns Hopkins -- παρέχει μια μαθηματική περιγραφή για το πώς η βαρύτητα διαμορφώνει τον κόσμο, που διαφέρει όμως από την περιγραφή που προσφέρεται από τη γενική θεωρία της σχετικότητας.

Οι Keeton και Petters εστίασαν την προσοχή τους σε μια ιδιαίτερη βαρυτική συνέπεια της θεωρίας της κοσμικής βράνης, που την διακρίνει από τη θεωρία του Einstein.

Η νέα θεωρία κοσμικής βράνης (braneworld) προβλέπει ότι οι σχετικά μικρές "μαύρες τρύπες" που δημιουργήθηκαν στις πρώτες στιγμές του σύμπαντος έχουν καταφέρει να επιζήσουν μέχρι το παρόν. Οι μαύρες τρύπες, με μάζα παρόμοια με ενός μικροσκοπικού αστεροειδή, θα ήταν μέρος της "σκοτεινής ύλης" στο Σύμπαν. Όπως προτείνει και το όνομα, η σκοτεινή ύλη δεν εκπέμπει ή δεν ανακλά το φως, αλλά ασκεί μια δύναμη βαρύτητας.

Η γενική θεωρία της σχετικότητας, αφ' ετέρου, προβλέπει ότι τέτοιες αρχέγονες μαύρες τρύπες δεν υπάρχουν πλέον, δεδομένου ότι θα είχαν εξατμίσει ήδη.

"Όταν υπολογίσαμε πόσο μακριά μπορεί να είναι οι μαύρες τρύπες της κοσμικής βράνης από τη γη, μείναμε έκπληκτοι όταν διαπιστώσουμε ότι οι οι κοντινότερες μαύρες τρύπες θα βρίσκονταν εντός της τροχιάς του Πλούτωνα", τονίζει ο Keeton.