1915'te yayınlanan Einstein’ın genel görelilik teorisi (GR), birkaç yıl sonra, 1919 güneş tutulması sırasında Güneş'in yanından geçen ışığın tahmini yerçekimi sapmasının gözlendiği ilk büyük testini geçti.
1960'da GR ilk büyük testini burada, Dünya'da bir laboratuvarda geçti; Pound-Rebka deneyi. Ve yayınlanmasından bu yana doksan yıl boyunca, GR testten sonra her zaman uçan renklerle testten geçti (mükemmel bir özet için bu incelemeye göz atın).
Ancak testler her zaman güneş sisteminde ya da dolaylı olarak olmuştur.
Şimdi Princeton Üniversitesi bilim adamları tarafından yönetilen bir ekip GR'yi kozmik ölçeklerde doğru olup olmadığını görmek için test etti. Ve, iki yıl astronomik verileri analiz ettikten sonra, bilim adamları Einstein'ın teorisinin uzayın daha yerel bölgelerinde olduğu gibi çok uzak mesafelerde de çalıştığı sonucuna vardılar.
Bilim adamlarının 70.000'den fazla gökada analizi, evrenin –en azından Dünya'dan en az 3,5 milyar ışıkyılı mesafeye kadar– Einstein'ın ünlü teorisinde belirlediği kurallara göre oynadığını göstermektedir. GR bilim topluluğu tarafından doksan yıldan fazla bir süredir kabul edilmiş olsa da, şimdiye kadar hiç kimse teoriyi güneş sisteminin ötesine geçen mesafelerde ve ölçeklerde bu kadar kapsamlı ve sağlam bir şekilde test etmemişti.
Astrofizik Bilimleri Bölümü'nde Princeton lisansüstü öğrencisi Reinabelle Reyes, ortak araştırma uzmanı Rachel Mandelbaum ve Astronomi Profesörü olan James Gunn, 11 Mart Nature dergisinde değerlendirmelerini özetledi.
Kağıt üzerinde işbirliği yapan diğer bilim adamları arasında Zürih Üniversitesi'nden Tobias Baldauf, Lucas Lombriser ve Robert Smith ve California-Berkeley Üniversitesi'nden Uros Seljak yer alıyor.
Sonuçlar önemlidir, çünkü karanlık enerji ile ilgili fikirler de dahil olmak üzere evrenin şeklini ve yönünü açıklayan mevcut teorileri ortaya koyuyorlar ve genel göreliliğin yanlış olabileceği diğer son deneylerden bazı ipuçları çıkarıyorlar.
Gunn, “Astronomi alanındaki tüm fikirlerimiz bu çok büyük ekstrapolasyona dayanıyor, bu yüzden bu ölçeklerde bunun doğru olup olmadığını görmek için yapabileceğimiz her şey çok önemli.” Dedi. “Vakfımıza yaptığımız işin altında yatan başka bir tuğla ekliyor.”
GR, tüm çağdaş astrofizik ve kozmolojinin altında yatan temel teorilerden biridir (diğeri, parçacık fiziğinin Standart Modeli, kuantum teorisi); kara deliklerden Büyük Patlama'ya kadar her şeyi açıklıyor.
Son yıllarda, genel göreliliğe birkaç alternatif önerilmiştir. Bu modifiye edilmiş yerçekimi teorileri, karanlık enerji, karanlık madde veya her ikisini de ortadan kaldırmak için büyük ölçeklerde genel görelilikten ayrılır. Ancak bu teoriler, mevcut kozmolojik çalışmanın merkezinde yer alan bir faktör olan evrenin genişleme tarihi hakkındaki genel görelilik tahminlerini eşleştirmek için tasarlandığından, hangi teorinin doğru olduğunu veya en azından gerçeği en iyi şekilde temsil ettiğini bilmek çok önemli hale geldi. yaklaştırılabilir.
Reyes, “Evrenin büyük ölçekli yapısına ve zaman içinde onu oluşturan daha küçük yapıların büyümesine bakmamız gerektiğini biliyorduk” dedi Reyes. Ekip, birkaç yüz milyon galaksinin ve kuasarın konumunu ve parlaklığını belirlemek için gökyüzünü haritalayan uzun vadeli, çok kurumlu bir teleskop projesi olan Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması'ndan (SDSS) veri kullandı.
Araştırmacılar, evrenin kenarına neredeyse üçte birine kadar uzanan bu gökadaların kümelenmesini hesaplayarak ve müdahale eden malzemeden hızlarını ve çarpıklıklarını analiz ederek - öncelikle karanlık madde tarafından - araştırmacılar Einstein'ın teori, yakındaki evreni alternatif yerçekimi teorilerinden daha iyi açıklar.
Princeton bilim adamları, yerçekiminin SDSS galaksileri ve galaksi kümeleri üzerindeki etkilerini uzun süre inceledi. Bu temel gücün gökadaları daha büyük gökada koleksiyonlarına nasıl toplandığını ve evrenin genişlemesini nasıl şekillendirdiğini gözlemlediler.
Kritik olarak, görelilik uzayın eğriliğinin zamanın eğriliğine eşit olmasını gerektirdiğinden, araştırmacılar ışığın her ikisinden de eşit miktarda etkilenip etkilenmediğini, genel göreliliğin doğru olması durumunda olması gerektiği gibi hesaplayabilirler.
Mandelbaum, “Bu test ilk kez yapıldı, bu yüzden bir kavram kanıtı” dedi. “Önümüzdeki birkaç yıl için planlanan başka astronomik araştırmalar da var. Artık bu testin işe yaradığını bildiğimize göre, yerçekimi teorisini daha sıkı bir şekilde kısıtlamak için yakında mevcut olacak daha iyi verilerle kullanabileceğiz. ”
Bilim adamları, GR'nin öngörücü güçlerini güçlendirmek, bilim adamlarının evrenin mevcut modellerinin mantıklı olup olmadığını daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir.
Gunn, “Bu çok güzel teorik şeyleri uygulama konusundaki güvenimizi arttırmak için yapabileceğimiz ancak bu ölçeklerde test edilmemiş herhangi bir test çok önemlidir” dedi. “Temelleri anlamak için karmaşık şeyler yapmaya çalışırken kesinlikle yardımcı olur. Ve bu çok, çok, çok temel bir şey. ”
UC Berkeley'de fizik ve astronomi profesörü olan ortak yazar Uros Seljak, “Kozmolojik ölçeğe gitmenin güzel yanı, herhangi bir alternatif alternatif yerçekimi teorisini test edebilmemizdir, çünkü gözlemlediğimiz şeyleri tahmin etmelidir” dedi. ve şu anda Zürih Üniversitesi Teorik Fizik Enstitüsü'nde izinli olan Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'nda öğretim görevlisi olarak çalışıyor. “Karanlık madde gerektirmeyen alternatif teoriler bu testlerde başarısız oluyor.”
Kaynaklar: “Princeton bilim adamları Einstein'ın teorisinin güneş sisteminin ötesinde uygulandığını söylüyor” (Princeton Üniversitesi), “Çalışma kozmik ölçekte genel göreliliği, karanlık maddenin varlığını doğrular” (California Berkeley Üniversitesi), “Zayıftan büyük ölçeklerde genel göreliliğin doğrulanması lensleme ve galaksi hızları ”(Nature, arXiv preprint)
