Дотепер теорія відносності працювала з тілами, які за розмірами не перевершували зірки, але немає вагомих причин думати, що теорія не працюватиме з більшими об’єктами.

Астрономи зіставили дані Дуже Великого Телескопа (VLT) Південноєвропейської обсерваторії та дані космічного телескопа Габбл, щоб вивчити, як світло сусідньої галактики відхиляється відповідно до ейнштейнівського пояснення гравітації. Даний експеримент повторював у більших масштабах тест, проведений у 1919 році Артуром Едінгтоном. Він використовував розподіл сонячного світла під час затемнення для того щоб визначити, наскільки маса зірки викривила його напрямок. Результати цього тесту і призвели потім до утвердження загальної теорії відносності Ейнштейна.

Астрофізик Тома Коллет, науковий співробітник університету Портсмута в Англії, визначив необхідність підтвердження загальної теорії відносності, адже вона настільки фундаментальна для припущень, які ми робимо в нашій інтерпретації космологічних та астрофізичних наборів даних, що доцільно було б ще раз впевнитися, чи справді вона працює правильно. У 2015 році Коллет співпрацював з дев’ятьма колегами, щоб здійснити той самий вищевказаний експеримент для підтвердження дії теорії Ейнштейна в галактичних масштабах. Результати, опубліковані 21 червня в Science, підтверджують, що теорія Ейнштейна досі на коні.

При цьому не секрет, що загальна теорія відносності в деяких випадках неповна і, можливо, навіть фундаментально недосконала: вона не може, наприклад, пояснити, що відбувається всередині чорної діри або що відбувалося в перші моменти великого вибуху. Теорія також перебуває у складних стосунках з фундаментальним принципом сучасної астрономії та космології – уявленням про те, що Всесвіт переповнений темною матерією, таємничою, невидимою субстанцією, яка взаємодіє з нормальною матерією через гравітацію.

Суть експерименту

Для випробувань Коллет і його співробітники зосередили увагу на двох галактиках, які знаходилися одна навпроти одної – якщо дивитися з Землі, то одна галактика перекривала іншу. Відповідно до загальної теорії відносності величезна об’ємна частина “переднього плану” галактики переміщує навколишню тканину простору-часу, утворюючи “гравітаційну лінзу”, яка спотворює і збільшує дальнє світло галактичного фону. Точно виміряйте ці спотворення, і ви добре розумієте, скільки маси має містити “передня” галактика згідно із загальною теорією відносності.

Основна ідея Коллета полягала в тому, що такі дані можна легко перевірити за допомогою контролю за рухами зірок у галактиці переднього плану, що дозволяє отримати незалежне вимірювання маси. Хоча відомо про сотні галактичних гравітаційних лінз, лише деякі з них досить близькі, щоб можна було побачити їх окремі зірки. На відстані 450 мільйонів світлових років знаходилася “передня” галактика ESO325-G004, яка була ідеальним кандидатом для таких спостережень.

Для вимірювань необхідно було об’єднати найпотужніші інструменти – Габбл та VLT. Команда  Коллета використовувала Габбл, щоб виміряти масу галактики переднього плану за допомогою гравітаційного лінзування, а VLT – для вимірювання її маси через швидкість зірок навколо її країв. Після ретельного аналізу та порівняння даних вони знайшли такий бажаний збіг між цими незалежними вимірами маси. З похибкою всього 9 відсотків, результати експерименту є найбільш точними вимірюваннями загальної теорії відносності за межами нашої Сонячної системи на сьогодні.

Тепер Коллет працює над наступним експериментом, використовуючи ще більш віддалену гравітаційну лінзу, щоб випробувати загальну теорію відносності на міцність знову і знову.

Дізнатись більше :

Scientific American