eso1819nb — Pressemelding

VLT gjør den mest nøyaktige testen av Einsteins generelle relativitetsteori utenfor Melkeveien

21. juni 2018

Astronomer som har brukt MUSE-instrumentet på ESOs Very Large Telescope i Chile og NASA/ESA Hubble Space Telescope, har gjort den mest presise testen av Einsteins generelle relativitetsteori utenfor Melkeveien. Den nærliggende galaksen ESO 325-G004 fungerer som en sterk gravitasjonslinse, og forvrenger lyset fra en fjern galakse som ligger bak den for å skape en Einstein-ring rundt seg. Ved å sammenligne massen til ESO 325-G004 med krumningen av rommet rundt den, fant astronomene at gravitasjonskraften på disse astronomiske lengdeskalaene oppfører seg som spådd av den generelle relativitetsteorien. Dette funnet utelukker noen alternative gravitasjonsteorier.

Ved å bruke MUSE-instrumentet på ESOs Very Large Telescope, utledet et team ledet av Thomas Collett fra University of Portsmouth i Storbritannia, massen til galaksen ESO 325-G004 ved å måle bevegelsen av stjerner i denne nærliggende elliptiske galaksen.

Collett forklarer: «Vi brukte data fra Very Large Telescope i Chile for å måle hvor raskt stjernene bevegde seg i ESO 325-G004 – dette tillot oss å finne ut hvor mye masse det må være i galaksen for å holde disse stjernene i bane.»

Men teamet var også i stand til å måle et annet aspekt av gravitasjonskraften. Ved hjelp av NASA/ESA Hubble Space Telescope observerte de en Einstein-ring som skyldes lys fra en fjern galakse som ble forvrengt av galaksen ESO 325-G004 som ligger foran. Observasjoner av ringen tillot astronomene å måle hvor mye lyset, og dermed tidrommet, blir forvrengt av den enorme massen til ESO 325-G004.

Einsteins generelle relativitetsteori forutsier at objekter deformerer tidrommet rundt dem, noe som gjør at lys som passerer blir avbøyd. Dette resulterer i et fenomen som kalles gravitasjonslinsing. Denne effekten er kun merkbar for svært massive objekter. Noen få hundre sterke gravitasjonslinser er kjent, men de fleste er for fjerne til at vi kan måle deres masse nøyaktig. Galaksen ESO 325-G004 en av de nærmeste linsene, med en avstand på bare 450 millioner lysår fra Jorden.

Collett fortsetter: «Vi kjenner massen til forgrunnsgalaksen fra MUSE, og vi målte mengden gravitasjonslinsing vi ser med Hubble. Vi sammenlignet deretter disse to måtene å måle gravitasjonskraften på – og resultatet var nøyaktig som generell relativitetsteori forutsier, med en usikkerhet på bare 9 prosent. Dette er den mest presise testen for den generelle relativitetsteorien utenfor Melkeveien til dags dato. Og dette ble målt med bare én galakse!»

Generell relativitetsteori er blitt testet med utsøkt nøyaktighet på solsystemskalaer, og det gjøres detaljerte undersøkelser av stjernene i sentrum av Melkeveien. Men det har ikke tidligere vært gjort nøyaktige tester på større kosmologiske skalaer. Testing av gravitasjonskraftens egenskaper over store avstander er viktig for å validere vår nåværende kosmologiske modell.

Disse funnene kan ha viktige implikasjoner for alternative gravitasjonsmodeller til den generelle relativitetsteorien. Disse alternative teoriene forutsier at virkningen av gravitasjonskrefter på krumningen av tidrommet er «skalaavhengig». Dette betyr at gravitasjonskraften skal oppføre seg forskjellig på tvers av kosmologiske lengdeskalaer fra måten den oppfører seg på solsystemets mindre skalaer. Collett og hans team fant at dette sannsynligvis ikke er sant, med mindre disse forskjellene bare forekommer på lengdeskalaer som er større enn 6000 lysår.

«Universet er et fantastisk sted som gir oss slike linser som vi kan bruke som våre laboratorier», legger teammedlem Bob Nichol fra University of Portsmouth til. «Det er så tilfredsstillende å bruke de beste teleskopene i verden til å utfordre Einstein, bare for å finne ut hvor rett han hadde.»

Mer informasjon

Denne studien ble presentert i den vitenskapelige artikkelen «A precise extragalactic test of General Relativity» av Collett et al. i tidsskriftet Science.

Teamet bestod av T. E. Collett (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, Storbritannia), L. J. Oldham (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Cambridge, Storbritannia), R. Smith (Centre for Extragalactic Astronomy, Durham University, Durham, Storbritannia), M. W. Auger (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Cambridge, Storbritannia), K. B. Westfall (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, Storbritannia; University of California Observatories – Lick Observatory, Santa Cruz, USA), D. Bacon (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, Storbritannia), R. C. Nichol (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, Storbritannia), K. L. Masters (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, Storbritannia), K. Koyama (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, Storbritannia), R. van den Bosch (Max Planck Institute for Astronomy, Königstuhl, Heidelberg, Tyskland).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens desidert mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 15 land: Belgia, Danmark, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Polen, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike, samt vertsnasjonen Chile og med Australia som en strategisk partner. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal har ESO oppført Very Large Telescope og det verdensledende Very Large Telescope Interferometer, samt de to kartleggingsteleskopene VISTA som observerer i infrarødt og VLT Survey Telescope som observerer i synlig lys. ESO er også en viktig partner i to fasiliteter ved Chajnantor, APEX og ALMA, som er nåtidens største astronomiprosjekt. På Cerro Armazones, ikke langt fra Paranal, er ESO i ferd med å bygge Extremely Large Telescope (ELT). Med en speildiameter på 39 meter vil dette bli det største «øye» i verden som ser opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Maria Hammerstrøm (oversetter & norsk pressekontakt)
Universitetet i Oslo
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Thomas Collett
Institute of Cosmology and Gravitation — University of Portsmouth
Portsmouth, UK
Tlf.: +44 239 284 5146
E-post: thomas.collett@port.ac.uk

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6655
Mob.: +49 151 1537 3591
E-post: pio@eso.org

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1819 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1819nb
Navn:ESO 325-G004
Type:Early Universe : Cosmology
Facility:Very Large Telescope
Instruments:MUSE
Science data:2018Sci...360.1342C

Bilder

Bilde av ESO 325-G004
Bilde av ESO 325-G004
Skjematisk framstilling av gravitasjonslinsing av fjerne, stjernedannende galakser
Skjematisk framstilling av gravitasjonslinsing av fjerne, stjernedannende galakser
To metoder for å måle massen til en galakse
To metoder for å måle massen til en galakse
Galaksehopen Abell S0740
Galaksehopen Abell S0740

Videoer

ESOcast Light 166: Ny test av Einsteins generelle relativitetsteori (4K UHD)
ESOcast Light 166: Ny test av Einsteins generelle relativitetsteori (4K UHD)
Kunstnerisk fremstilling av et massivt objekt som krummer tidrommet
Kunstnerisk fremstilling av et massivt objekt som krummer tidrommet
Panorér over ESO 325-G004
Panorér over ESO 325-G004
Intervju med Thomas Collett om forskningen
Intervju med Thomas Collett om forskningen

Se også