30 июня 1905 года Альберт Эйнштейн начал революцию с публикации теории специальной теории относительности. Эта теория, помимо прочего, утверждала, что скорость света в вакууме одинакова для всех наблюдателей, независимо от источника. В 1915 году он опубликовал свою теорию общей теории относительности, в которой утверждалось, что гравитация оказывает искажающее влияние на пространство-время. На протяжении более столетия эти теории были важным инструментом в астрофизике, объясняя поведение Вселенной в больших масштабах.
Однако с 1990-х годов астрономам стало известно о том, что Вселенная расширяется ускоренными темпами. В попытке объяснить механику, лежащую в основе этого, были предложены различные варианты: от возможного существования невидимой энергии (т. Е. Темной энергии) до вероятности того, что полевые уравнения Эйнштейна общей теории относительности могут разрушаться. Но благодаря недавней работе международной исследовательской группы стало известно, что Эйнштейн все это время делал правильно.
Используя волоконный мультиобъектный спектрограф (FMOS) на телескопе Subaru, команда, которую возглавляли исследователи из Японского физико-математического института Вселенной (Kavli IMPU) и Токийского университета, создала самое глубокое трехмерное изображение. карта Вселенной на сегодняшний день. В общей сложности эта карта содержит около 3000 галактик и охватывает объем пространства, составляющий 13 миллиардов световых лет.
Чтобы проверить теорию Эйнштейна, команда, которую возглавлял д-р Теппей Окумура, исследователь проекта IPMU в Кавли, использовала информацию, полученную проектом FastSound за последние несколько лет. В рамках своих усилий по выяснению причин космического ускорения этот проект опирается на данные, собранные телескопом Subaru, для создания обзора, который отслеживает красное смещение галактик.
По результатам наблюдений в течение 40 ночей (между 2012 и 2014 гг.) Опрос FastSound позволил определить скорости и скопления более 3000 далеких галактик. Измеряя их искажения в области красного смещения, чтобы увидеть, как быстро они движутся, Окумура и его команда смогли отследить расширение этих галактик на расстояние 13 миллиардов световых лет.
Это был исторический подвиг, поскольку предыдущие 3-мерные модели Вселенной не смогли достичь более 10 миллиардов световых лет. Но благодаря FMOS на телескопе Subaru, который может анализировать галактики на расстоянии от 12,4 до 14,7 миллиардов световых лет, команда смогла побить этот рекорд. Затем они сравнили результаты с видом расширения, предсказанным теорией Эйнштейна, особенно с учетом его космологической постоянной.
Космологическая постоянная, первоначально введенная Эйнштейном в 1917 году в качестве дополнения к его теории общей теории относительности, была в основном способом сдерживания гравитации и достижения статической Вселенной. И хотя Эйнштейн отказался от этой теории, когда Эдвин Хаббл обнаружил, что Вселенная расширяется, с тех пор она стала принятой частью стандартной модели современной космологии (известной как модель Lambda-CDM).
Исследовательская группа обнаружила, что даже на расстоянии 13 миллиардов световых лет от Вселенной правила Общей Относительности остаются в силе. «Мы проверили теорию общей теории относительности дальше, чем кто-либо другой», - сказал доктор Окумура. «Для меня большая честь иметь возможность публиковать наши результаты через 100 лет после того, как Эйнштейн предложил свою теорию».
Эти результаты помогли решить кое-что, над чем астрономы ломали голову десятилетиями, и было то, можно ли показать, что космологическая постоянная Эйнштейна согласуется с расширяющейся Вселенной. И хотя различные эксперименты подтвердили, что общая теория относительности соответствует данным наблюдений, в прошлом они были несколько ограничены.
Например, эксперимент Паунда-Ребки, который состоялся в 1960 году, был первым подтверждением теории Эйнштейна. Однако этот эксперимент и многие последующие десятилетия были либо косвенными, либо ограничены Солнечной системой. Эксперимент 2010 года, проведенный учеными из Принстонского университета, подтвердил общую относительность на расстоянии 7 миллиардов световых лет.
Но с помощью этого эксперимента общая теория относительности была подтверждена на расстоянии 13 миллиардов световых лет, что составляет подавляющее большинство Вселенной, которую мы можем видеть (что составляет 13,8 миллиардов световых лет). Кажется, что даже столетие спустя теории Эйнштейна все еще держатся. И учитывая, что он однажды заявил, что космологическая постоянная была «самой большой ошибкой» в его научной карьере!
