アインシュタインの重力理論は銀河系での巨大なテストに合格

最も明るい光源はESO325-G004で、銀河がレンズを行っています

一般相対性理論がどれほど回復力があるかを誇張するのは難しいでしょう。100年以上の歴史の中で、1910年代の実験の能力をはるかに超えたものを予測することができ、新しいテスト科学者が投げかけるすべてのことに耐えることができます。

今回は、研究者たちは典型的な実験をひっくり返しました。多くの場合、科学者は、物体が空間自体の構造をどれだけ曲げるかを調べて、その質量を決定します。新しい実験はその考えを覆し、すでに計算された質量を使用して一般相対性理論の予測が維持されたかどうかを確認します。ネタバレ:彼らはそうしました。しかし興味深いことに、この発見は、宇宙の他の特定の謎を解くことを望んでいる物理学者にとって問題を引き起こす可能性があります。

その質量が空間自体の形を歪める可能性があること は、一般相対性理論の基本的な部分です。科学者たちは、銀河団のような宇宙の重い物体が、それらの周りを通過する光をどのように歪めるかを調べることによって、それを繰り返し観察してきました。科学者たちは、1919年の日食の 間にこれを最初に発見しました。その間、真っ暗になった太陽が背景の星の位置をわずかにずらしたように見えました。彼らは今日もこの現象を発見し続けており、重い前景の物体が光を大きく歪ませて、背景の星や銀河 が空のリングのように見えることを知っています。

ESO325-G004によって作成されたアインシュタインの環

研究者たちは、これらの「アインシュタインの環」の1つを使用して実験を行いました。彼らは、星がどのように動いたかを測定することによって、ESO325-G004と呼ばれる前景銀河の質量を計算しました。次に、彼らは銀河を取り巻くアインシュタインの環の曲率を計算して、それが周囲の空間をどれだけ変形させたかを決定しました。質量の湾曲効果を表す性質は「ガンマ」と呼ばれ、理論では1に等しいと予測されています。

Scienceに掲載された論文によると科学者はそれを.97と計算し、不確実性の潜在的な原因について.09を与えるかまたは取ります。言い換えれば、彼らの観察は理論と非常によく一致していました。

「これは、質量が時空を歪める方法が正確に正しいことを証明しました」とポーツマス大学の研究著者トーマス・コレットはギズモードに語った。「それが一般相対性理論の基本的な性質であり、時空がどのように振る舞うかです。」

他の研究者はコレットと彼のチームの仕事に興奮していました。「ここでの素晴らしい点は、この1つのシステムを詳細に観察することで、トーマスが未踏の銀河の規模で重力のテストを行うことができたことです」と、大学のポスドク研究員であるテッサベイカーは述べています。オックスフォードの、ギズモードに語った。

アインシュタインのテストを続ける必要があるのはなぜですか?宇宙が膨張していること、そしてその膨張が加速していることを忘れないでください。これは、ダークエネルギーと呼ばれるまだ説明されていない力によって引き起こされます。理論物理学者はこの暗黒エネルギーの説明を探しています、そしておそらく時空の曲率がより大きなもので異なるというより壮大な理論があると推測する人もいます。しかし、少なくともこの銀河については、一般相対性理論が成り立ち、ガンマ値を微調整しすぎる壮大な理論は機能しません。

「太陽系ではガンマが1であるが、銀河系では異なる理論を見つけることは可能です」と、ペンシルベニア大学の博士研究員で研究に関与していないジェレミー・サクスタイン氏はギズモードに語った。「これは本質的に[理論家]が克服しなければならないもう1つのハードルです。」

それは、街の真ん中で迷子になり、道を見つけるために行かないようにいくつかの指示を言われるようなものです。一般相対性理論が別のテストに合格するたびに、理論家は少しずつ失われます。

もちろん、制限があります。コレットはこの論文で、星が理論的にどのように動くかと天の川でどのように動くかという不一致など、不確実性をもたらす可能性のあるモデリングがあると述べています。そして、これはたった1つの銀河であり、1回の測定で除外されない理論もあるとベイカー氏は述べています。

科学者たちは引き続き一般相対性理論をテストにかけます。結局のところ、重力の謎はまだ私たちの混乱している宇宙にたくさんあります。

[科学]

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