De helderste bron is ESO325-G004, de galaxy doet de lensingImage: Thomas Collett
Het zou moeilijk te overschatten in hoeverre de theorie van de algemene relativiteit is. In de honderd jaar geschiedenis, het is erin geslaagd om te voorspellen dingen ver buiten de mogelijkheden van de jaren 1910 experimenten, en het is bestand tegen elke nieuwe test wetenschappers bij het werpen.
Deze keer rond, onderzoekers omgedraaid typische experimenten op hun hoofd. Vaak, wetenschappers kijken hoeveel een object bochten de structuur van de ruimte zelf te bepalen van de massa. Een nieuw experiment keert dat idee, met behulp van een reeds berekende massa om te zien of de voorspellingen van de algemene relativiteitstheorie gehouden. Spoiler: Ze deden. Maar interessant is dat het vinden van kan spellen problemen voor natuurkundigen in de hoop bij het oplossen van bepaalde andere mysteries van het universum.
Die massa kan vervormen van de vorm van de ruimte zelf is een fundamenteel onderdeel van de algemene relativiteitstheorie. Wetenschappers hebben geconstateerd herhaaldelijk door te kijken hoe zware voorwerpen in de ruimte, zoals clusters van sterrenstelsels, verdraaien van het licht dat om hen heen. Wetenschappers voor het eerst gespot tijdens een 1919 zonsverduistering, waarbij de donkere, blacked-out zon scheen lichtjes verschoven de positie van de achtergrond van sterren. Ze blijven plek dit fenomeen vandaag de dag, en weten nu dat zware voorgrond objecten kunnen vervormen licht zo veel dat de achtergrond van sterren en sterrenstelsels worden weergegeven als een ring in de lucht.
De onderzoekers gebruikten een van deze “Einstein-ringen” om het uitvoeren van hun experiment. Ze berekende de massa van de voorgrond galaxy, genaamd ESO 325-G004, door te meten hoe de sterren verplaatst. Dan hebben ze berekend dat de kromming van de Einstein-ring om de galaxy te bepalen hoeveel vervormd de omringende ruimte. Het eigendom te beschrijven massa’ gebogen effect heet “gamma” en de theorie voorspelt moet gelijk zijn aan 1.
De wetenschappers berekenden dat het op .97, te geven of te nemen .09 voor potentiële bronnen van onzekerheid, volgens het artikel gepubliceerd in Science. In andere woorden, hun waarneming overeengekomen met de theorie heel goed.
“Het bleek dat de manier waarop de massa vervormt de ruimte-tijd is exact juist,” studie auteur Thomas Collett van de Universiteit van Portsmouth vertelde Gizmodo. “Dat is de fundamentele eigenschap van de algemene relativiteitstheorie—hoe de ruimte-tijd zich gedraagt.”
Andere onderzoekers waren enthousiast over Collett en zijn team werken. “Het leuke hier is dat door het geven van gedetailleerde waarnemingen van deze is één systeem, Thomas is in staat om een test te doen van de zwaartekracht op de schaal van een sterrenstelsel dat is onvoldoende verkend,” Tessa Bakker, post-doctoral research fellow aan de Universiteit van Oxford, vertelde Gizmodo.
Waarom moeten we blijven testen Einstein? Vergeet niet dat het heelal uitdijt, en dat de uitdijing. Dit wordt veroorzaakt door een nog-te-worden verklaard kracht genaamd de donkere energie. Theoretische fysici zijn op zoek naar een verklaring voor deze donkere energie, en sommige hebben een vermoeden dat het misschien is er een grotere theorie waar de kromming van de ruimte-tijd verschilt voor de grotere dingen. Maar, ten minste voor deze galaxy, de algemene relativiteitstheorie heeft, en grotere theorieën die in het tweaken van de gamma waarde te veel zal het niet werken.
“Het is mogelijk om theorieën waar gamma kan 1 in een zonnestelsel, maar op verschillende galactische schalen,” Jeremy Sakstein van de Universiteit van Pennsylvania post-doctoraal onderzoeker niet betrokken bij het onderzoek, vertelde Gizmodo. “Dit is in wezen een ander obstakel [theoretici] te overwinnen.”
Het is alsof je verloren in het midden van de stad en wordt verteld in een paar richtingen niet aan te gaan, om uw weg te vinden. Elke keer als de algemene relativiteitstheorie gaat een andere test, theoretici een beetje minder verloren.
Er zijn beperkingen, natuurlijk. Collett roept in de krant dat er modelleren dat kan introduceren onzekerheid, zoals uit verschillen in de wijze waarop sterren bewegen in de theorie vergeleken met hoe ze zich verplaatsen in de Melkweg. En dit is slechts een galaxy—sommige theorieën niet worden uitgesloten door een enkele meting, zei Baker.
Wetenschappers zullen blijven om de algemene relativiteitstheorie te testen. Immers, zwaartekracht mysteries nog steeds in overvloed in onze verwarrend universum.
[Wetenschap]