Einsteinova splošna teorija relativnosti opisuje gravitacijo z vidika geometrije prostora in časa. Toda meriti to ukrivljenost prostora je težko. Vendar so znanstveniki zdaj uporabili celotno celino radijskih teleskopov za izjemno natančno meritev ukrivljenosti prostora, ki jo povzroči gravitacija Sonca. Ta nova tehnika obljublja, da bo veliko prispevala k preučevanju kvantne fizike.
»Merjenje ukrivljenosti prostora, ki ga povzroči gravitacija, je eden najobčutljivejših načinov za spoznavanje, kako se Einsteinova teorija splošne relativnosti nanaša na kvantno fiziko. Združevanje gravitacijske teorije s kvantno teorijo je glavni cilj fizike 21. stoletja, in te astronomske meritve so ključnega pomena za razumevanje odnosa med tema dvema, "je dejal Sergej Kopeikin z univerze v Missouriju.
Kopeikin in njegovi sodelavci so uporabili radioteleskopski sistem National Long Foundation Baseline Array (VLBA) za merjenje upogiba svetlobe, ki ga povzroča Sončeva gravitacija, znotraj enega dela v 30,000 3.333 (popravil ga je NRAO in ga posodobil dne 9.3.99 - glejte to povezavo, ki jo je predložil Ned Wright iz UCLA za več informacij o odklonu in zakasnitvi svetlobe). Z nadaljnjimi opažanji znanstveniki trdijo, da je njihova natančna tehnika lahko najbolj natančen ukrep tega pojava.
Upogibanje zvezdne svetlobe z gravitacijo je predvidel Albert Einstein, ko je leta 1916 objavil svojo teorijo splošne relativnosti. Po teoriji relativnosti močna gravitacija masivnega predmeta, kot je Sonce, ustvari ukrivljenost v bližnjem prostoru, kar spremeni pot svetlobe ali radijski valovi, ki potekajo blizu objekta. Pojav smo prvič opazili med sončnim mrkom leta 1919.
Čeprav so bile v zadnjih 90 letih narejene številne meritve učinka, je problem združevanja splošne relativnosti in kvantne teorije zahteval vedno natančnejša opažanja. Fiziki opisujejo prostorsko ukrivljenost in gravitacijsko upogibanje svetlobe kot parameter, imenovan gama. Einsteinova teorija trdi, da mora biti gama natanko 1,0.
"Celo vrednost, ki se za milijon razlikuje od 1,0, bi imela večje posledice za cilj, da bi združila gravitacijsko teorijo in kvantno teorijo in s tem tudi pri napovedovanju pojavov v visoko gravitacijskih regijah v bližini črnih lukenj," je dejal Kopeikin.
Za izjemno natančne meritve so se znanstveniki obrnili na sistem VLBA, celinski sistem radijskih teleskopov, ki sega od Havajev do Deviških otokov. VLBA ponuja moč za najnatančnejše meritve položaja na nebu in najbolj podrobne slike katerega koli astronomskega instrumenta.
Raziskovalci so svoja opažanja opravili, ko je Sonce preteklo skoraj pred štirimi oddaljenimi kvazarji - oddaljenimi galaksijami s supermasivnimi črnimi luknjami na njihovih jedrih - oktobra 2005. Sončeva gravitacija je povzročila rahle spremembe navideznih položajev kvazarjev, ker je odklonila radio valovi, ki prihajajo iz bolj oddaljenih predmetov.
Rezultat je bila izmerjena vrednost gama 0,9998 +/- 0,0003, kar se je odlično ujemalo z Einsteinovo napovedjo 1,0.
"Z več kot našimi opazovanji lahko poleg dopolnilnih meritev, kot so bile opravljene z Nasino vesoljsko plovilo Cassini, izboljšamo natančnost tega merjenja za vsaj štiri faktorje, da zagotovimo najboljšo meritev gama doslej," je dejal Edward Fomalont Nacionalnega observatorija za radio astronomijo (NRAO). "Ker je gama temeljni parameter gravitacijskih teorij, je njeno merjenje z različnimi metodami opazovanja ključnega pomena za pridobitev vrednosti, ki jo podpira fizična skupnost," je dodal Fomalont.
Kopeikin in Fomalont sta sodelovala z Johnom Bensonom iz NRAO in Gaborom Lanyijem iz Nasinega laboratorija za reaktivni pogon. O svojih ugotovitvah so poročali v 10. julijski številki Astrofizičnega časopisa.
Vir: NRAO
