eso1819is — Fréttatilkynning

VLT gerir nákvæmustu prófunina á almennu afstæðiskenningu Einsteins utan Vetrarbrautarinnar

21. júní 2018

Stjörnufræðingar sem notuðu MUSE mælitækið á Very Large Telescope ESO í Chile og Hubble geimsjónauka NASA og ESA hafa gert nákvæmustu prófunina til þess á almennu afstæðiskenningu Einsteins fyrir utan Vetrarbrautina okkar. Vetrarbrautin ESO 325-G004 virkar sem sterk þyngdarlinsa sem bjagar ljós frá fjarlægari vetrarbraut fyrir aftan, svo til verður Einstein hringur um miðjuna. Með því að bera saman massa ESO 325-G004 við sveigju geimsins í kringum hana gátu stjörnufræðingar fundið út að þyngdarkrafturinn í þessum risavöxnu fyrirbærum hegðar sér í samræmi við spár almenns afstæðis. Þetta útilokar sumar aðrar kenningar um þyngdarkraftinn.

Hópur stjörnufræðinga undir forystu Thomas Collett frá Portsmouth háskóla í Bretlandi notaði MUSE mælitækið á VLT sjónauka ESO til að reikna út massa ESO 325-G004 með því að mæla færslu stjarna í þessari nálægu sporvöluvetrarbraut.

„Við notuðum gögn frá Very Large Telescope í Chile til að mæla hve hratt stjörnurnar hreyfðust í ESO 325-G004 sem gerir okkur kleift að leiða út hve mikill massi er í vetrarbrautinni og þarf til að halda stjörnunum á sporbrautinni,“ útskýrði Collett.

Stjörnufræðingarnir gátu líka mælt annan þátt þyngdarkraftsins. Með Hubble geimsjónauka NASA og ESA sást Einstein-hringur vegna þeirrar bjögunar sem ESO 325-G004 veldur á á ljósi frá fjarlægari vetrarbraut fyrir aftan. Mælingar á þessum hring gerir stjörnufræðingum kleift að mæla hvernig ljós og þar af leiðandi tímarúmið sveigir vegna massa ESO 325-G004.

Almenna afstæðiskenning Einsteins spáir því að fyrirbæri sveigi tímarúmið í kringum þau og valdi því að ljós sem fer framhjá beygi af leið. Þetta leiðir til fyrirbæris sem kallast þyngdarlinsa. Áhrifin eru aðeins greinileg í mjög efnismiklum fyrirbærum. Nokkur hundruð sterkar þyngdarlinsur eru þekktar en flestar eru of langt í burtu til þess að hægt sé að mæla massa þeirra nákvæmlega. ESO 325-G004 er aftur á móti ein nálægasta linsan, aðeins 450 milljón ljósár í burtu frá Jörðinni.

„Við þekkjum massa vetrarbrautarinnar í forgrunni út frá mælingum MUSE og við mældum þyngdarlinsuna með Hubble. Við bárum svo saman þessar mælingar til að finna út styrk þyngdarkraftsins. Niðurstöðurnar eru einmitt það sem almennt afstæði spáir fyrir um en óvissan er aðeins 9%. Þetta er nákvæmasta prófun á almennu afstæði fyrir utan Vetrarbrautina til þessa. Og það með aðeins einni vetrarbraut!“ sagði Collett.

Almennt afstæði hefur verið prófað með mikilli nákvæmni á sólkerfisskala og hreyfingar stjarna í kringum svartholið í miðju Vetrarbrautarinnar eru í skoðun. Enn hefur ekki verið hægt að gera prófanir á stærri skala. Að prófa eiginleika þyngdarkraftsins yfir langar vegalengdir er mikilvægt fyrir prófanir á heimsfræðilegum líkönum okkar.

Niðurstöðurnar gætu haft mikilvægar afleiðingar fyrir óhefðbundin líkön af þyngdarkraftinum, þ.e. líkön sem eru öðruvísi en almennt afstæði. Þessi óhefðbundnu líkön spá fyrir um áhrif þyngdarkraftsins á sveigju tímarúmsins eru „skalaháðar“, sem þýðir að þyngdarkrafturinn ætti að hegða sér á ólíkan hátt eftir því hvort um sé að ræða stjarnfræðilegar vegalengdir eða styttri vegalengdir, eins og í sólkerrfinu okkar. Collett og hópur hans komst að því að það sé mjög ólíklegt, nema mismunurinn sé aðeins yfir vegalengdir sem eru meiri en 6000 ljósár.

„Alheimurinn er ótrúlegur staður sem færir okkur linsur af þessu tagi sem við getum notað sem tilraunastofur. Það er ánægjulegt að nota bestu sjónauka heims til að prófa Einstein og komast að því að hann hafði rétt fyrir sér,“ sagði Bob Nichol við Portsmouth háskóla að lokum.

Frekari upplýsingar

Skýrt er frá rannsókninni í greininni „A precise extragalactic test of General Relativity“ eftir Collett o.fl., sem birtist í tímaritinu Science.

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

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 16 landa: Austurríkis, Belgíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands, auk gestaþjóðarinnar Chile. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er stór þátttakandi í ALMA, stærsta stjarnvísindaverkefni heims. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, er ESO að smíða 39 metra risasjónauka, Extremely Large Telescope eða ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Stjörnufræðivefurinn
Ísland
Farsími: 8961984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

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

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6655
Farsími: +49 151 1537 3591
Tölvupóstur: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1819.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1819is
Nafn:ESO 325-G004
Tegund:Early Universe : Cosmology
Facility:Very Large Telescope
Instruments:MUSE
Science data:2018Sci...360.1342C

Myndir

Image of ESO 325-G004
Image of ESO 325-G004
texti aðeins á ensku
Þyngdarlinsuhrif fjarlægra hrinuvetrarbrauta (skýringarmynd)
Þyngdarlinsuhrif fjarlægra hrinuvetrarbrauta (skýringarmynd)
Two methods of measuring the mass of a galaxy
Two methods of measuring the mass of a galaxy
texti aðeins á ensku
Galaxy cluster Abell S0740
Galaxy cluster Abell S0740
texti aðeins á ensku

Myndskeið

ESOcast 166 Light: New test of Einstein’s general relativity (4K UHD)
ESOcast 166 Light: New test of Einstein’s general relativity (4K UHD)
texti aðeins á ensku
Artist’s impression of massive object distorting spacetime
Artist’s impression of massive object distorting spacetime
texti aðeins á ensku
Pan across ESO 325-G004
Pan across ESO 325-G004
texti aðeins á ensku
Interview with Thomas Collett about the research
Interview with Thomas Collett about the research
texti aðeins á ensku

Sjá einnig