Η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν περιγράφει τη βαρύτητα ως προς τη γεωμετρία του χώρου και του χρόνου. Αλλά η μέτρηση αυτής της καμπυλότητας του χώρου είναι δύσκολη. Ωστόσο, οι επιστήμονες έχουν πλέον χρησιμοποιήσει μια σειρά ραδιο τηλεσκοπίων σε ολόκληρη την ήπειρο για να κάνουν μια εξαιρετικά ακριβή μέτρηση της καμπυλότητας του χώρου που προκαλείται από τη βαρύτητα του Ήλιου. Αυτή η νέα τεχνική υπόσχεται να συμβάλει σημαντικά στη μελέτη της κβαντικής φυσικής.
«Η μέτρηση της καμπυλότητας του χώρου που προκαλείται από τη βαρύτητα είναι ένας από τους πιο ευαίσθητους τρόπους να μάθουμε πώς η θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν σχετίζεται με την κβαντική φυσική. Η ένωση της θεωρίας της βαρύτητας με την κβαντική θεωρία είναι ένας σημαντικός στόχος της φυσικής του 21ου αιώνα, και αυτές οι αστρονομικές μετρήσεις είναι το κλειδί για την κατανόηση της σχέσης μεταξύ των δύο », δήλωσε ο Σεργκέι Κοπίκιν του Πανεπιστημίου του Μισσούρι.
Ο Kopeikin και οι συνάδελφοί του χρησιμοποίησαν το σύστημα ραδιοτηλεσκοπίων του Long Science Baseline Array (VLBA) του National Science Foundation για τη μέτρηση της κάμψης του φωτός που προκαλείται από τη βαρύτητα του Ήλιου σε ένα μέρος 30,000 3,333 (διορθώθηκε από το NRAO και ενημερώθηκε εδώ στις 9/03/09 - δείτε αυτόν τον σύνδεσμο που παρέχεται από τον Ned Wright του UCLA για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την εκτροπή και την καθυστέρηση του φωτός). Με περαιτέρω παρατηρήσεις, οι επιστήμονες λένε ότι η τεχνική ακριβείας τους μπορεί να κάνει το πιο ακριβές μέτρο ποτέ αυτού του φαινομένου.
Η κάμψη του φωτός του αστεριού από τη βαρύτητα είχε προβλεφθεί από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν όταν δημοσίευσε τη θεωρία του για τη Γενική Σχετικότητα το 1916. Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας, η ισχυρή βαρύτητα ενός τεράστιου αντικειμένου όπως ο Ήλιος παράγει καμπυλότητα στον κοντινό χώρο, η οποία αλλάζει την πορεία του φωτός ή ραδιοκύματα που περνούν κοντά στο αντικείμενο. Το φαινόμενο παρατηρήθηκε για πρώτη φορά κατά τη διάρκεια μιας ηλιακής έκλειψης το 1919.
Αν και έχουν πραγματοποιηθεί πολλές μετρήσεις του αποτελέσματος κατά τη διάρκεια των 90 ετών που μεσολαβούν, το πρόβλημα της συγχώνευσης της Γενικής Σχετικότητας και της κβαντικής θεωρίας απαιτεί ακόμη πιο ακριβείς παρατηρήσεις. Οι φυσικοί περιγράφουν την καμπυλότητα του χώρου και τη βαρυτική κάμψη του φωτός ως παράμετρο που ονομάζεται «γάμμα». Η θεωρία του Αϊνστάιν υποστηρίζει ότι το γάμμα πρέπει να ισούται ακριβώς με 1,0.
«Ακόμη και μια τιμή που διαφέρει κατά ένα μέρος σε ένα εκατομμύριο από 1,0 θα είχε σημαντικές επιπτώσεις για τον στόχο της ενοποίησης της θεωρίας της βαρύτητας και της κβαντικής θεωρίας, και έτσι στην πρόβλεψη των φαινομένων σε περιοχές υψηλής βαρύτητας κοντά σε μαύρες τρύπες», δήλωσε ο Κοπέικιν.
Για να κάνουν εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις, οι επιστήμονες στράφηκαν στο VLBA, ένα σύστημα ραδιοτηλεσκοπίων σε ολόκληρη την ήπειρο που κυμαίνεται από τη Χαβάη έως τις Παρθένους Νήσους. Το VLBA προσφέρει τη δύναμη να κάνετε τις πιο ακριβείς μετρήσεις θέσης στον ουρανό και τις πιο λεπτομερείς εικόνες οποιουδήποτε διαθέσιμου αστρονομικού οργάνου.
Οι ερευνητές έκαναν τις παρατηρήσεις τους καθώς ο Ήλιος περνούσε σχεδόν μπροστά από τέσσερα μακρινά κβάζαρ - μακρινούς γαλαξίες με υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στους πυρήνες τους - τον Οκτώβριο του 2005. Η βαρύτητα του Ήλιου προκάλεσε μικρές αλλαγές στις φαινομενικές θέσεις των κβάζαρ επειδή εκτροπή του ραδιοφώνου κύματα που προέρχονται από τα πιο απομακρυσμένα αντικείμενα.
Το αποτέλεσμα ήταν μια μετρημένη τιμή γάμμα 0,9998 +/- 0,0003, σε εξαιρετική συμφωνία με την πρόβλεψη του Αϊνστάιν για 1,0.
«Με περισσότερες παρατηρήσεις όπως η δική μας, εκτός από τις συμπληρωματικές μετρήσεις όπως αυτές που έγιναν με το διαστημικό σκάφος Cassini της NASA, μπορούμε να βελτιώσουμε την ακρίβεια αυτής της μέτρησης με τουλάχιστον έναν παράγοντα τεσσάρων, για να παρέχουμε την καλύτερη μέτρηση του γάμμα», δήλωσε ο Edward Fomalont. του Εθνικού Παρατηρητηρίου Ραδιοαστρονομίας (NRAO). «Δεδομένου ότι το γάμμα είναι μια θεμελιώδης παράμετρος των βαρυτικών θεωριών, η μέτρησή του χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθόδους παρατήρησης είναι ζωτικής σημασίας για την απόκτηση μιας τιμής που υποστηρίζεται από την κοινότητα της φυσικής», πρόσθεσε ο Fomalont.
Ο Kopeikin και ο Fomalont συνεργάστηκαν με τον John Benson του NRAO και τον Gabor Lanyi του εργαστηρίου Jet Propulsion της NASA. Ανέφεραν τα ευρήματά τους στο τεύχος της Astrophysical Journal στις 10 Ιουλίου.
Πηγή: NRAO
