Den sterkeste kilden er ESO325-G004, galaxy å gjøre lensingImage: Thomas Collett
Det ville være vanskelig å forklare hvordan spenstig teorien om generell relativitetsteori har vært. I sin hundre-plus-årige historie, er det klart til å forutse ting langt utover egenskapene til 1910s eksperimenter, og det tåler hver ny test forskere kaster på den.
Denne gangen rundt, forskere snudd typisk eksperimenter på hodet. Ofte, forskere ser på hvor mye et objekt bøyer seg stoffet på plass selv å bestemme sin masse. Et nytt eksperiment som reverserer denne ideen, ved hjelp av et allerede beregnet masse å se om spådommer om generell relativitetsteori holdt opp. Spoiler: det gjorde De. Men det som er interessant er funn kan stave problemer for fysikere i håp om å løse visse andre mysterier i universet.
At masse kan deformere av formen på plass i seg selv er en grunnleggende del av generelle relativitetsteori. Forskere har observert flere ganger ved å se på hvordan tunge objekter i verdensrommet, som klynger av galakser, warp lyset passerer rundt dem. Forskere først oppdaget dette under en 1919 solar eclipse, for under blacked ut solen viste seg å ha litt forskjøvet posisjon bakgrunn stjerne. De fortsetter å se dette fenomenet i dag, og nå vet at tunge gjenstander i forgrunnen kan deformere lyset så mye at bakgrunnen av stjerner og galakser vises som en ring i himmelen.
Forskerne brukt en av disse “Einstein ringer” til å utføre sine eksperimenter. De beregnede massen av forgrunnen galaxy, kalt ESO 325-G004, ved å måle hvor dens stjerner flyttet. Så, at de beregnet krumning av Einstein ringen rundt galaksen for å finne ut hvor mye det deformert omkringliggende plass. Eiendommen for å beskrive masse’ buede effekten kalles “gamma”, og teorien forutsier at det skal være lik 1.
Forskerne beregnet at det på .97, gi eller ta .09 for potensielle kilder til usikkerhet, i henhold til artikkel publisert i Science. Med andre ord, deres observasjon avtalt med den teorien ganske godt.
“Dette viste seg at veien masse fordreier rom-tid er helt riktig,” studie forfatteren Thomas Collett fra University of Portsmouth fortalte Gizmodo. “Det er en fundamental egenskap av generell relativitetsteori—hvordan rom-tid oppfører seg.”
Andre forskere var spent på Collett og hans team arbeid. “Det fine her er at ved å gi detaljerte observasjoner av dette systemet, Thomas har vært i stand til å gjøre en test av tyngdekraften på skala fra en galakse som er under utforsket,” Tessa Baker, postdoc-stipendiat ved Universitetet i Oxford, fortalte Gizmodo.
Hvorfor trenger vi å holde testing Einstein? Husk at universet ekspanderer, og at utvidelsen er akselererende. Dette er forårsaket av noen ennå-å-være forklart kraft som kalles mørk energi. Teoretiske fysikere er på utkikk etter noen forklaring på dette mørk energi, og noen har antatt at kanskje det er en bedre teori hvor krumningen av rom-tid er forskjellig for større ting. Men, i hvert fall for denne galaksen, generell relativitetsteori har, og bedre teorier som tweak gammaverdien for mye vil ikke fungere.
“Det er mulig å finne teorier hvor gamma kan være 1 i en solenergi system, men forskjellige på galactic skalaer,” Jeremy Sakstein, University of Pennsylvania, post-doktor forsker ikke er involvert i studien, fortalte Gizmodo. “Dette er egentlig et annet hinder [teoretikere] må overvinne.”
Det er som å være tapt i midten av byen og blir fortalt noen retningene ikke til å gå for å finne din måte. Hver gang generell relativitetsteori passerer en annen test, teoretikere få litt mindre tapt.
Det er begrensninger, selvfølgelig. Collett samtaler ut i papir som det er modellering som kan introdusere usikkerhet, for eksempel fra avvik i hvordan stjernene bevege seg i teori kontra hvordan de beveger seg i melkeveien. Og dette er bare en galaxy—noen teorier vil ikke bli styrt av en enkelt måling, sa Baker.
Forskere vil fortsette å legge generelle relativitetsteorien til test. Tross alt, gravitasjonsfelt mysterier fortsatt florerer i vår forvirrende universet.
[Naturvitenskap]