Міжнародна група астрономів, які працювали з Космічним телескопом імені Габбла та Дуже великим телескопом Європейської південної обсерваторії, зробила найточніший на тепер тест загальної теорії відносності за межами Молочного Шляху. Сусідня галактика ESO 325-G004, як сильна гравітаційна лінза, заломлює світло галактики, розміщеної далеко за нею, і створює кільце Ейнштейна навколо свого центра. Порівнявши масу ESO 325-G004 із значенням кривизни простору навколо неї, астрономи виявили, що гравітація на цих астрономічних відстанях поводить себе так, як передбачає загальна теорія відносності. Цей результат «виводить з гри» деякі альтернативні теорії гравітації.
Зображення сусідньої галактики ESO 325-G004, утворене з даних спостережень, зібраних Космічним телескопом імені Габбла та інструментом MUSE на Дуже великому телескопі. На вставці показано кільце Айнштайна, що виникає внаслідок заломлення світла від більш віддаленого джерела, спричиненого гравітацією ESO 325-004. Щоб проявити кільце, світло об’єктів переднього плану було вилучено із зображення. Фото з сайту www.spacetelescope.org.
Загальна теорія відносності передбачає, що об’єкти деформують простір-час, а тому будь-яке світло, що проходить повз них, відхиляється і виникає явище, відоме як гравітаційне лінзування. Цей ефект помітно лише для дуже масивних об’єктів. Відомо кілька сотень сильних гравітаційних лінз, але більшість із них лежать дуже далеко, щоб точно виміряти їх масу. Натомість, еліптична галактика ESO 325-G004 належить до найближчих об’єктів: відстань до неї становить всього 450 мільйонів світлових років.
Науковці, яких очолював Томас Коллетт (Thomas Collett) з університету Портсмута (Великобританія), використавши прилад MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), встановлений на Дуже великому телескопі, визначила масу ESO 325-G004, зважаючи на швидкості руху її зір. Водночас з допомогою «Габбла» дослідники змогли спостерігати кільце Айнштайна, яке сформувало світло далекої галактики, заломлене гравітацією ESO 325-G004. Вивчення цього кільця дозволило астрономам виміряти, як промені світла, а отже, і простір-час, деформуються під дією величезної маси ESO 325-G004.
Інфографіка показує схематично два способи вимірювання маси галактики ESO 325-G004. У першому з них використовували Дуже великий телескоп для вимірювання швидкостей зір в ESO 325-G004. В другому — Космічний телескоп імені Габбла для спостережень кільця Айнштайна, утвореного світлом від фонової галактики, яке було заломлене ESO 325-G004. Порівнявши силу тяжіння ESO 325-G004, визначену цими двома методами, з’ясували — загальна теорія відносності Айнштайна «працює» і на позагалактичних шкалах — те, що раніше не було перевірено. Фото з сайту www.spacetelescope.org.
Коллетт зазначив: «Ми визначили масу галактики переднього плану завдяки MUSE і виміряли значення гравітаційного лінзування, яке спостерігаємо завдяки «Габблу». Після цього ми порівняли значення сили тяжіння, виміряну цими двома способами і результат є таким, як і передбачає загальна теорія відносності з відмінністю лише в дев’ять відсотків. Це найточніший тест загальної теорії відносності за межами Молочного Шляхом на сьогодні. І це лише на прикладі однієї галактики!»
Загальну теорію відносності перевірено з високою точністю в межах Сонячної системи, відбувається докладне дослідження рухів зір навколо чорної діри в центрі Молочного Шляху, але раніше не було точних тестів на великій астрономічній шкалі відстаней. Тестування властивостей гравітації на різних відстанях від Землі є дуже важливим для підтвердження сучасної космологічної моделі.
Ці висновки можуть мати важливі наслідки для альтернативних до загальної теорії відносності моделей гравітації. Такі теорії передбачають, що вплив сили тяжіння на кривизну простору-часу залежить від масштабів шкали (scale dependent). Це означає, що сила тяжіння може бути відмінною на різних астрономічних масштабах, тобто не такою, як в малих масштабах Сонячної системи. Коллетт та його команда поставили під сумнів ці погляди.
За інф. з сайту www.spacetelescope.org підготував Іван Крячко
