Einsteins generelle relativitetsteori beskriver tyngdekraften med hensyn til geometrien i både rum og tid. Men det er vanskeligt at måle denne rumkrumning. Imidlertid har forskere nu brugt en kontinentbred vifte af radioteleskoper til at foretage en ekstremt præcis måling af krumningen af rum forårsaget af solens tyngdekraft. Denne nye teknik lover at bidrage meget til studiet af kvantefysik.
”Måling af krumning af rum forårsaget af tyngdekraft er en af de mest følsomme måder at lære, hvordan Einsteins teori om generel relativitet relaterer sig til kvantefysik. At forene gravitationsteori med kvante teori er et hovedmål for fysikken i det 21. århundrede, og disse astronomiske målinger er en nøgle til at forstå forholdet mellem de to, ”sagde Sergei Kopeikin fra University of Missouri.
Kopeikin og hans kolleger brugte National Science Foundation's Very Long Baseline Array (VLBA) radioteleskopsystem til at måle bøjning af lys forårsaget af solens tyngdekraft til inden for en del af 30,000 3.333 (korrigeret af NRAO og opdateret her den 09-03-09 - se dette link leveret af Ned Wright fra UCLA for mere information om afbøjning og forsinkelse af lys). Med yderligere observationer siger forskerne, at deres præcisionsteknik kan gøre det mest nøjagtige mål nogensinde for dette fænomen.
Bøjning af stjernelys ved tyngdekraft blev forudsagt af Albert Einstein, da han udgav sin teori om generel relativitet i 1916. I henhold til relativitetsteorien producerer den stærke tyngdekraft af et massivt objekt som solen krumning i det nærliggende rum, der ændrer lysets vej eller radiobølger, der passerer nær objektet. Fænomenet blev først observeret under en solformørkelse i 1919.
Selvom der er foretaget adskillige målinger af effekten i de mellemliggende 90 år, har problemet med sammensmeltning af generel relativitet og kvanteteori krævet stadig mere nøjagtige observationer. Fysikere beskriver rumkrumningen og tyngdepunktet lysbøjning som en parameter kaldet "gamma." Einsteins teori hævder, at gamma skal svare til nøjagtigt 1,0.
”Selv en værdi, der adskiller sig med en del i en million fra 1,0, ville have store konsekvenser for målet om at forene tyngdekraftteori og kvanteteori og dermed forudsige fænomener i regioner med høj tyngdekraft nær sorte huller,” sagde Kopeikin.
For at foretage ekstremt præcise målinger vendte forskerne sig mod VLBA, et kontinentbredt system af radioteleskoper, der spænder fra Hawaii til Jomfruøerne. VLBA tilbyder kraften til at foretage de mest nøjagtige positionsmålinger på himlen og de mest detaljerede billeder af ethvert tilgængeligt astronomisk instrument.
Forskerne gjorde deres observationer, da Solen passerede næsten foran fire fjerne kvasarer - fjerne galakser med supermassive sorte huller ved deres kerner - i oktober 2005. Solens tyngdekraft forårsagede små ændringer i de tilsyneladende positioner af kvasarerne, fordi det afbøjede radioen bølger, der kommer fra de fjernere objekter.
Resultatet var en målt værdi af gamma på 0,9998 +/- 0,0003, i fremragende overensstemmelse med Einsteins forudsigelse af 1.0.
"Med flere observationer som vores kan vi ud over komplementære målinger som dem, der er foretaget med NASA's Cassini-rumfartøj, forbedre denne målings nøjagtighed med mindst en faktor på fire for at give den bedste måling nogensinde af gamma," sagde Edward Fomalont fra National Radio Astronomy Observatory (NRAO). ”Da gamma er en grundlæggende parameter for gravitationsteorier, er dens måling ved hjælp af forskellige observationsmetoder afgørende for at få en værdi, der understøttes af fysikfællesskabet,” tilføjede Fomalont.
Kopeikin og Fomalont samarbejdede med John Benson fra NRAO og Gabor Lanyi fra NASAs Jet Propulsion Laboratory. De rapporterede om deres fund i 10. juli-udgaven af Astrophysical Journal.
Kilde: NRAO
