eso1819hu — Tudományos közlemények

A VLT az Einstein-féle általános relativitáselmélet legpontosabb, Tejútrendszeren kívüli tesztjét szolgáltatta

2018. június 21.

Az ESO chilei VLT távcsőegyüttesének MUSE műszerével és a NASA/ESA Hubble-űrtávcsővel csillagászok az Einstein-féle általános relativitáselmélet eddigi legpontosabb, Tejútrendszeren kívüli tesztjét szolgáltatták. Az ESO 325-G004 katalógusjelű közeli galaxis erős gravitációs lencseként működve a mögötte elhelyezkedő távoli galaxis képét ún. Einstein-gyűrűvé torzítja. Az ESO 325-G004 tömegének és az általa okozott térgörbületnek az összehasonlításából a kutatók megállapították, hogy a gravitáció ezeken a tényleg „csillagászati” távolságskálákon is az általános relativitáselmélet által jelzett módon viselkedik. Az eredmény a gravitáció néhány alternatív magyarázatát is kizárja.

Az ESO VLT távcsőegyüttese MUSE műszerének adatai alapján a Thomas Collett (University of Portsmouth, Egyesült Királyság) által vezetett csoportnak elsőként sikerült meghatároznia az ESO 325-G004 katalógusjelű közeli elliptikus galaxis tömegét a csillagai mozgásának vizsgálatából.

Collett így kezdi magyarázatát: „Az chilei VLT távcsőegyüttest használtuk arra, hogy megmérjük, milyen gyorsan mozognak a csillagok az ESO 325-G004 galaxisban – ez pedig lehetővé tette számunkra annak meghatározását, mekkora tömegűnek kell lennie a galaxisnak ahhoz, hogy ezeket a csillagokat a pályájukon tartsa.”

A csoportnak azonban a gravitáció egy másik megnyilvánulását is sikerült kimérnie. A NASA/ESA Hubble-űrteleszkópjával észlelték egy távoli galaxisnak az ESO 325-G004 által Einstein-gyűrűvé torzított képét is. A gyűrű megfigyelése pedig azt tette lehetővé számukra, hogy megmérjék, a fény hogyan térül el az ESO 325-G004 hatalmas tömege által meggörbített téridőben. Az Einstein-féle általános relativitáselmélet szerint az objektumok torzítják maguk körül a téridőt, ennek következtében pedig a mellettük elhaladó fény elhajlik. Az így előálló jelenség az ún. gravitációslencse-hatás, amely azonban csak nagyon nagy tömegű objektumok esetében jelentős igazán. Jelenleg néhány száz erős gravitációs lencse ismert, de a legtöbbjük túlságosan távol van ahhoz, hogy a tömegét a szükséges pontossággal megmérhessük. Az ESO 325-G004 azonban egyik legközelebbi közülük, a Földtől csak 450 millió fényévre van.

Collett így folytatja: „A MUSE adataiból ismerjük az előtérgalaxis tömegét, a gravitációs lencsézés mértékét pedig a Hubble képei alapján mértük meg. A kettő összehasonlításából következtethettünk a gravitáció erősségére – az eredmény az lett, amit az általános relativitáselmélet jósol, a hiba pedig mindössze 9 százalékos. Eddig ez az általános relativitáselmélet legpontosabb, Tejútrendszeren kívüli tesztje. És csak egy galaxist használtunk hozzá!”

Az általános relativitáselmélet helyességét Naprendszer-léptékben már rendkívüli pontossággal tesztelték,  a Tejútrendszer centrumában lévő csillagok mozgásának vizsgálata is folyik e célból, de ennél nagyobb skálákon eddig nem léteztek kellően pontos tesztek. A gravitáció nagy léptékű viselkedésének ismerete ugyanakkor kulcsfontosságú a jelenlegi kozmológiai modellünk érvényességének megállapításához.

Az eredménynek a gravitáció általános relativitáselmélettel szembeni alternatív modelljei szempontjából is jelentős következményei lehetnek. Ezek az alternatív elméletek azt jósolják, hogy a gravitációnak a téridő görbületére gyakorolt hatása „skálafüggő”. Ez azt jelenti, hogy nagy skálákon a gravitációnak másként kellene viselkednie, mint a Naprendszer jóval kisebb léptékében. Collett és csoportja szerint kicsi a valószínűsége annak, hogy 6000 fényéves lépték alatt ez igaz lenne.

„Ámulatba ejtő, hogy az Univerzum laboratóriumként még ilyen lencséket is felkínál nekünk” – teszi hozzá Bob Nichol (University of Portsmouth). „Felemelő érzés a világ legjobb teleszkópjaival bizonyítani azt, mennyire igaza volt Einsteinnek.”

További információ

Az eredményeket részletező, Th. Collett és munkatársai által jegyzett „A precise extragalactic test of General Relativity” c. szakcikk a Science magazinban fog megjelenni.

A kutatócsoport tagjai: T. E. Collett (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, Egyesült Királyság), L. J. Oldham (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Cambridge, Egyesült Királyság), R. Smith (Centre for Extragalactic Astronomy, Durham University, Durham, Egyesült Királyság), M. W. Auger (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Cambridge, Egyesült Királyság), K. B. Westfall (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, Egyesült Királyság; University of California Observatories – Lick Observatory, Santa Cruz, Amerikai Egyesült Államok), D. Bacon (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, Egyesült Királyság), R. C. Nichol (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, Egyesült Királyság), K. L. Masters (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, Egyesült Királyság), K. Koyama (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, Egyesült Királyság), R. van den Bosch (Max Planck Institute for Astronomy, Königstuhl, Heidelberg, Németország).

A MUSE műszer a MUSE Konzorcium által végzett tíz éves tervezés és fejlesztés eredménye. A konzorciumot vezető intézet a  Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (Franciaország), partnerintézetei pedig: Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP, Németország),  Institut für Astrophysik Göttingen (IAG, Németország),  Institute for Astronomy ETH Zurich (Svájc), L'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP, Franciaország), Nederlandse Onderzoekschool voor de Astronomie (NOVA, Hollandia) és az ESO.

Az ESO a legfontosabb kormányközi csillagászati szervezet Európában, és messze a legeredményesebb földfelszíni csillagászati obszervatórium az egész világon. Tizenhat tagország támogatja: Ausztria, Belgium, Csehország, Dánia, az Egyesült Királyság, Finnország, Franciaország, Hollandia, Lengyelország, Németország, Olaszország, Portugália, Spanyolország, Svájc és Svédország. Ezt a sort  egészíti ki az ESO obszervatóriumainak befogadóországaként Chile, valamint stratégiai partnerként Ausztrália. Az ESO ambiciózus programjának fő célkitűzése hatékony földi megfigyelő műszerek tervezése, kivitelezése és működtetése fókuszál annak érdekében, hogy a csillagászok élvonalbeli fontos tudományos felfedezéseket tehessenek. Az ESO vezető szerepet játszik csillagászati együttműködések elősegítésében és szervezésében. Az ESO három világszínvonalú megfigyelő helyet tart fenn Chilében. Ezek: La Silla, Paranal és Chajnantor. Paranalon üzemel a Nagyon Nagy Távcső (VLT), a világ legkorszerűbb látható hullámhosszakon üzemelő csillagászati obszervatóriuma, és két égboltfelmérő távcső. A világ legnagyobb égboltfelmérő teleszkópja, a VISTA az infravörös hullámhossztartományban működik, míg a VLT Égboltfelmérő Távcső az optikai hullámhosszak legnagyobb dedikált égboltfelmérő műszere. Az ESO vezető résztvevő az ALMA-együttműködésben, ami jelenleg a legnagyobb létező csillagászati projekt. Mindezeken túl épül már a Paranalhoz közeli Cerro Armazones tetején az ESO 39-méteres Rendkívül Nagy Távcsöve (ELT) is. Ez lesz a világ „égre néző legnagyobb szeme”.

Linkek

Kapcsolat

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

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

Connect with ESO on social media

Ez az ESO eso1819 sz. sajtóközleményének fordítása

A sajtóközleményről

Közlemény száma:eso1819hu
Név:ESO 325-G004
Típus:Early Universe : Cosmology
Facility:Very Large Telescope
Instruments:MUSE
Science data:2018Sci...360.1342C

Képek

Az ESO 325-G004 képe
Az ESO 325-G004 képe
Távoli csillagontó galaxisok gravitációs lencsézésének vázlatos magyarázata
Távoli csillagontó galaxisok gravitációs lencsézésének vázlatos magyarázata
A galaxisok  tömegmérésének kétféle módja
A galaxisok tömegmérésének kétféle módja
Az Abell S0740 galaxishalmaz
Az Abell S0740 galaxishalmaz

Videók

Nagy tömegű objektum által okozott téridőtorzítást bemutató animáció
Nagy tömegű objektum által okozott téridőtorzítást bemutató animáció
Téridőt görbítő nagy tömegű test művészi elképzelése
Téridőt görbítő nagy tömegű test művészi elképzelése
Az ESO 325-G004 pásztázása
Az ESO 325-G004 pásztázása
Interjú Thomas Collettel a kutatásról
Interjú Thomas Collettel a kutatásról

Tekintse meg