Hubble и Очень Большой Телескоп помогли проверить теорию относительности

Поделиться

Группа европейских астрономов выполнила самую точную на данный момент проверку Общей теории относительности Эйнштейна (ОТО) вне Млечного Пути. В этом им помог спектрограф интегрального поля MUSE, установленный на Очень большом телескопе ESO, а также космическая обсерватория Hubble.

При помощи MUSE ученые измерили скорость движения звезд в эллиптической галактике ESO 325-G004. На основе этих данных они вычислили ее общую массу. Затем ученые воспользовались данными телескопа Hubble, чтобы с высокой точностью определить угловой размер создаваемого гравитацией ESO 325-G004 кольца Эйнштейна.

Скопление Abell S0740. В центре видна галактика ESO 325-G004. Источник: NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

ОТО предсказывает, что тела деформируют пространство-время вокруг себя, что приводит к отклонению лучей света и появлению различных оптических феноменов. Например, гравитация может заставить свет, идущий от более далекого фонового объекта, двигаться несколькими различными путями. Если объекты находятся на одной линии по отношению к Земле, свет может искажается таким образом, что образует характерный светящийся круг.

Подобный эффект может наблюдаться лишь у очень массивных объектов. На сегодняшний день астрономам известно несколько сот сильных гравитационных линз, но большинство слишком далеки от нас, чтобы можно было бы точно измерить их массу. ESO 325-G004 — одна из ближайших к нам гравитационных линз, она находится на расстоянии «всего» 450 млн световых лет от Солнца.

Изучив кольцо Эйнштейна вокруг ESO 325-G004 астрономы измерили степень искажения световых лучей, а следовательно и пространства-времени, создаваемое ее гигантской массой. Затем они сравнили полученное значение с результатами расчета массы галактики. Проверка показала, что гравитационные силы действуют так, как и предсказывает ОТО. Степень неопределенности составила всего 9%. На сегодняшний день это самая точная проверка ОТО, выполненная на расстояниях, превышающих Млечный путь.

Инфографика, показывающая как астрономы использовали галактику ESO 325-G004 для проверки ОТО. Источник: ESO, ESA/Hubble, NASA

По словам исследователей, результаты проверки могут иметь важное значение для альтернативных моделей гравитации, предлагающих другие объяснения ускоренного расширения Вселенной.  Большинство этих моделей предсказывают, что влияние гравитации на кривизну пространства-времени зависит от масштаба, то есть, что силы гравитации в космологических масштабах ведут себя не так, как на меньших масштабах, например, в Солнечной системе. Однако имеющиеся данные пока что не подтверждают этого.

По материалам: http://www.eso.org/public/russia/news/eso1819/


Поделиться