Den 30. juni 1905 startede Albert Einstein en revolution med offentliggørelsen af teori om særlig relativitet. Denne teori oplyste blandt andet, at lysets hastighed i et vakuum er den samme for alle observatører, uanset kilden. I 1915 fulgte han op med offentliggørelsen af sin teori om generel relativitet, som hævdede, at tyngdekraften har en snevende virkning på rumtiden. I over et århundrede har disse teorier været et vigtigt redskab i astrofysik og forklarer universets opførsel i stor skala.
Siden 1990'erne har astronomer imidlertid været opmærksomme på, at universet ekspanderer med en hurtigere hastighed. I et forsøg på at forklare mekanikken bag dette, har forslag varieret fra den mulige eksistens af en usynlig energi (dvs. mørk energi) til muligheden for at Einsteins feltligninger af generel relativitet kunne nedbrydes. Men takket være det nylige arbejde fra et internationalt forskerteam er det nu kendt, at Einstein havde det rigtigt hele tiden.
Ved hjælp af Fiber Multi-Object Spectrograph (FMOS) på Subaru-teleskopet skabte teamet - som blev ledet af forskere fra Japans institut for universets fysik og matematik (Kavli IMPU) og University of Tokyo - den dybeste 3-D kort over universet til dato. Alt i alt indeholder dette kort omkring 3.000 galakser og omfatter et rumfang på 13 milliarder lysår.
For at teste Einsteins teori brugte teamet - som blev ledet af Dr. Teppei Okumura, en Kavli IPMU-projektforsker - oplysninger, der blev opnået af FastSound-projektet i de sidste par år. Som en del af deres bestræbelser på at konstatere oprindelsen af den kosmiske acceleration er dette projekt afhængigt af data indsamlet af Subaru-teleskopet for at skabe en undersøgelse, der overvåger rødskiftet i galakser.
Fra det, der blev observeret i løbet af 40 nætter (mellem 2012 og 2014), var FastSound-undersøgelsen i stand til at bestemme hastigheden og klyngen på mere end 3.000 fjerne galakser. Ved at måle deres rødskiftede rumforvrængninger for at se, hvor hurtigt de bevægede sig, kunne Okumura og hans team spore udvidelsen af disse galakser ud i en afstand af 13 milliarder lysår.
Dette var en historisk præstation, da den tidligere 3D-model af universet ikke har været i stand til at nå ud over 10 milliarder lysår. Men takket være FMOS på Subaru-teleskopet, der kan analysere galakser 12,4 til 14,7 milliarder lysår væk, var teamet i stand til at bryde denne rekord. De sammenlignede derefter resultaterne med den form for ekspansion, der blev forudsagt af Einsteins teori, især inkluderingen af hans kosmologiske konstant.
Oprindeligt introduceret af Einstein i 1917 som en tilføjelse til hans teori om generel relativitet, var den kosmologiske konstant dybest set en måde at tilbageholde tyngdekraften og opnå et statisk univers. Og mens Einstein opgav denne teori, da Edwin Hubble opdagede, at universet ekspanderede, er det siden blevet en accepteret del af standardmodellen for moderne kosmologi (kendt som Lambda-CDM-modellen).
Hvad forskerteamet fandt var, at selv i en afstand af 13 milliarder lysår ind i universet er reglerne om generel relativitet stadig gældende. ”Vi testede teorien om generel relativitet, end nogen anden nogensinde har gjort,” sagde Dr. Okumura. ”Det er et privilegium at kunne offentliggøre vores resultater 100 år efter, at Einstein foreslog sin teori.”
Disse resultater har bidraget til at løse noget, som astronomer har forundret sig over i årtier, hvilket var, hvorvidt Einsteins kosmologiske konstant kunne påvises at være i overensstemmelse med et ekspanderende univers. Og selvom forskellige eksperimenter har bekræftet, at generel relativitet stemte overens med observationsdata, har de været noget begrænset i fortiden.
For eksempel var Pound-Rebka-eksperimentet, der fandt sted i 1960, den første bekræftelse af Einsteins teori. Imidlertid var dette eksperiment, og de mange der fulgte i de efterfølgende årtier, enten indirekte eller begrænset til solsystemet. Et eksperiment fra 2010 udført af forskere fra Princeton University bekræftede den generelle relativitet til en afstand af 7 milliarder lysår.
Men med dette eksperiment er den generelle relativitet blevet bekræftet til en afstand på 13 milliarder lysår, der tegner sig for det store flertal af universet, som vi kan se (hvilket er 13,8 milliarder lysår). Det ser ud til, at selv et århundrede senere holder Einsteins teorier stadig ved. Og i betragtning af at han engang hævdede, at den kosmologiske konstant var den "største bommert" i hans videnskabelige karriere!
