Einsteins generelle relativitetsteori beskriver tyngdekraften når det gjelder geometrien til både rom og tid. Men det er vanskelig å måle denne romkurven. Imidlertid har forskere nå brukt et kontinentalt bredt utvalg av radioteleskoper for å gjøre en ekstremt presis måling av krumningen av rommet forårsaket av solens tyngdekraft. Denne nye teknikken lover å bidra sterkt i studiet kvantefysikk.
"Å måle romets krumning forårsaket av tyngdekraften er en av de mest følsomme måtene å lære hvordan Einsteins teori om generell relativitet forholder seg til kvantefysikk. Å forene gravitasjonsteori med kvante teori er et hovedmål for fysikken i det 21. århundre, og disse astronomiske målingene er en nøkkel til å forstå forholdet mellom de to, sier Sergei Kopeikin fra University of Missouri.
Kopeikin og hans kolleger brukte National Science Foundation 's Very Long Baseline Array (VLBA) radioteleskopsystem for å måle bøyning av lys forårsaket av solens tyngdekraft til innenfor en del av 30,000 3,333 (korrigert av NRAO og oppdatert her 9/03/09 - se denne lenken levert av Ned Wright fra UCLA for mer informasjon om avbøyning og forsinkelse av lys). Med ytterligere observasjoner, sier forskerne at deres presisjonsteknikk kan gjøre det mest nøyaktige målet noensinne på dette fenomenet.
Bøying av stjernelys med tyngdekraften ble spådd av Albert Einstein da han publiserte sin teori om generell relativitet i 1916. I følge relativitetsteorien produserer den sterke tyngdekraften til en massiv gjenstand som solen krumning i det nærliggende rommet, noe som endrer lysets vei eller radiobølger som passerer nær objektet. Fenomenet ble først observert under en solformørkelse i 1919.
Selv om det er foretatt flere målinger av effekten i løpet av de mellom 90 år, har problemet med sammenslåing av generell relativitet og kvanteteori krevd stadig mer nøyaktige observasjoner. Fysikere beskriver romkurvatur og gravitasjonell lysbøyning som en parameter kalt "gamma." Einsteins teori holder fast at gamma skal være nøyaktig 1,0.
"Selv en verdi som skiller seg fra en del til en million fra 1,0, vil ha store forgreninger for målet om å forene gravitasjonsteori og kvanteteori, og dermed for å forutsi fenomenene i regioner med høy tyngdekraft i nærheten av sorte hull," sa Kopeikin.
For å gjøre ekstremt presise målinger, vendte forskerne seg til VLBA, et kontinentomfattende system med radioteleskoper som strekker seg fra Hawaii til Jomfruøyene. VLBA tilbyr kraften til å gjøre de mest nøyaktige posisjonsmålingene på himmelen og de mest detaljerte bildene av et tilgjengelig astronomisk instrument.
Forskerne gjorde sine observasjoner da solen passerte nesten foran fire fjerne kvasarer - fjerne galakser med supermassive sorte hull ved kjernene deres - i oktober 2005. Solens tyngdekraft forårsaket små endringer i kvasarenes tilsynelatende posisjoner fordi den avledet radioen bølger som kommer fra de fjernere objektene.
Resultatet var en målt verdi på gamma på 0,9998 +/- 0,0003, i utmerket samsvar med Einsteins prediksjon på 1.0.
"Med flere observasjoner som vår, i tillegg til komplementære målinger som de som er gjort med NASAs Cassini-romfartøy, kan vi forbedre nøyaktigheten til denne målingen med minst en faktor på fire, for å gi den beste måling noensinne av gamma," sa Edward Fomalont fra National Radio Astronomy Observatory (NRAO). "Siden gamma er en grunnleggende parameter for gravitasjonsteorier, er dens måling ved bruk av forskjellige observasjonsmetoder avgjørende for å oppnå en verdi som støttes av fysikkmiljøet," la Fomalont til.
Kopeikin og Fomalont jobbet med John Benson fra NRAO og Gabor Lanyi fra NASAs Jet Propulsion Laboratory. De rapporterte om funnene sine i 10. juli-utgaven av Astrophysical Journal.
Kilde: NRAO
