Общая теория относительности Эйнштейна описывает гравитацию в терминах геометрии пространства и времени. Но измерить эту кривизну пространства сложно. Тем не менее, ученые в настоящее время используют широкий спектр радиотелескопов, чтобы сделать чрезвычайно точное измерение кривизны пространства, вызванного гравитацией Солнца. Этот новый метод обещает внести большой вклад в изучение квантовой физики.
«Измерение кривизны пространства, вызванного гравитацией, является одним из самых чувствительных способов узнать, как теория общей теории относительности Эйнштейна связана с квантовой физикой. Объединение теории гравитации с квантовой теорией является основной целью физики 21-го века, и эти астрономические измерения являются ключом к пониманию взаимосвязи между ними », - сказал Сергей Копейкин из Университета Миссури.
Копейкин и его коллеги использовали систему радиотелескопа очень длинной базовой линии (VLBA) Национального научного фонда для измерения изгиба света, вызванного гравитацией Солнца, с точностью до одной части в 30,000 3333 (исправлено NRAO и обновлено здесь 9/03/09 - см. Эту ссылку, предоставленную Недом Райтом из UCLA для получения дополнительной информации о отклонении и задержке света). С дальнейшими наблюдениями ученые говорят, что их точная техника может сделать самую точную меру этого явления.
Изгиб звездного света под действием силы тяжести был предсказан Альбертом Эйнштейном, когда он опубликовал свою теорию общей теории относительности в 1916 году. Согласно теории относительности, сильная гравитация массивного объекта, такого как Солнце, вызывает искривление в близлежащем пространстве, которое изменяет путь света или радиоволны, проходящие рядом с объектом. Впервые это явление наблюдалось во время солнечного затмения в 1919 году.
Хотя многочисленные измерения этого эффекта были сделаны за прошедшие 90 лет, проблема объединения Общей теории относительности и квантовой теории потребовала еще более точных наблюдений. Физики описывают кривизну пространства и гравитационное изгибание света как параметр, называемый «гамма». Теория Эйнштейна гласит, что гамма должна равняться ровно 1,0.
«Даже значение, которое на одну миллионную единицу отличается от 1,0, будет иметь серьезные последствия для объединения теории гравитации и квантовой теории и, следовательно, прогнозирования явлений в областях высокой гравитации вблизи черных дыр», - сказал Копейкин.
Чтобы сделать чрезвычайно точные измерения, ученые обратились к VLBA, континентальной системе радиотелескопов от Гавайских островов до Виргинских островов. VLBA дает возможность производить самые точные измерения положения на небе и получать самые подробные изображения любого астрономического инструмента.
Исследователи сделали свои наблюдения, когда Солнце проходило почти перед четырьмя отдаленными квазарами - далекими галактиками с сверхмассивными черными дырами в их ядрах - в октябре 2005 года. Гравитация Солнца вызвала небольшие изменения в видимых положениях квазаров, потому что это отклонило радио волны, исходящие от более отдаленных объектов.
Результатом было измеренное значение гаммы 0,9998 +/- 0,0003, что отлично согласуется с прогнозом Эйнштейна 1,0.
«Благодаря большему количеству наблюдений, подобных нашему, в дополнение к дополнительным измерениям, например, сделанным на космическом корабле НАСА« Кассини », мы можем повысить точность этого измерения, по крайней мере, в четыре раза, чтобы обеспечить наилучшее измерение гамма-излучения в мире», - сказал Эдвард Фомалонт. Национальной радиоастрономической обсерватории (НРАО). «Поскольку гамма является фундаментальным параметром гравитационных теорий, ее измерение с использованием различных методов наблюдений имеет решающее значение для получения значения, которое поддерживается физическим сообществом», - добавил Фомалонт.
Копейкин и Фомалонт работали с Джоном Бенсоном из NRAO и Габором Ланьи из Лаборатории реактивного движения НАСА. Они сообщили о своих выводах в выпуске Astrophysical Journal от 10 июля.
Источник: НРАО
