Einstein mal pravdu. Po prvýkrát potvrdili jeho teóriu vo vzdialenej galaxii

Táto štúdia podporuje naše súčasné chápanie gravitácie a poskytuje viac dôkazov o existencii temnej hmoty a temnej energie - dvoch tajomných konceptov, o ktorých vedci vedia len nepriamo tým, že pozorujú ich účinky na vesmírne objekty.

Teória všeobecnej teórie relativity Alberta Einsteina, publikovaná v roku 1916, vysvetľuje, ako je gravitácia  výsledkom konceptu známeho ako tkanina časopriestoru. Jednoducho povedané, teória predpovedá, koľko hmoty objektu - v tomto prípade galaxie - kriví časopriestor.

Prvý test vo veľkom meradle

Odkedy bola teória prvýkrát zverejnená, bola niekoľkokrát otestovaná v našej slnečnej sústave. Ale táto nová štúdia, ktorú uskutočnil medzinárodný tím astronómov pod vedením Thomasa Colletta z Ústavu kozmológie a gravitácie na University of Portsmouth vo Veľkej Británii, je prvým presným testom všeobecnej teórie relativity vo veľkom astronomickom meradle.

Využitím údajov z Hubbleovho vesmírneho teleskopu patriacemu NASA a Veľmi veľkého teleskopu Európskeho južného observatória v Čile výskumný tím zistil, že gravitácia sa správa rovnako v ďalekej galaxii, ako to robí v našej slnečnej sústave - rovnako ako predpovedá Einsteinova teória.

Výskumníci skúšali predpoklad, že rovnaké fyzikálne zákony, ktoré vidíme na Zemi, sú pravdivé kdekoľvek inde. "Overenie všeobecnej relativity vo všetkých možných stupňoch (najmä v najväčšom meradle) je zásadne dôležité pre fyziku ako celok a najmä pre kozmológiu," uviedol pre Space.com Terry Oswalt, astronóm a predseda fyziky na Embry-Riddle Aeronautical University na Floride, ktorý sa novej štúdie nezúčastnil.

"Pri potvrdzovaní všeobecnej relativity tieto zistenia slúžia aj ako ďalší dôkaz existencie temnej hmoty a temnej energie. Sú to dve zvláštnosti, ktoré existujú v štandardnom modeli kozmológie," povedal Collett.

Najväčšie tajomstvá kozmológie

Štandardný model je teória, ktorá opisuje, ako základné fundamentálne sily a častice vo vesmíre spolu pracujú a správajú sa a snaží sa vysvetliť naše pozorovania a experimenty. Avšak náš nedostatok chápania a vysvetlenia temnej hmoty a temnej energie, dvoch najväčších tajomstiev v dnešnej kozmológii, podľa Oswalta niektorých vedú k spochybnovaniu štandardného modelu.

"Pochybujem, že sa astronómovia v blízkej dobe vzdajú štandardného modelu kozmológie," povedal Oswalt. V štandardnom modeli je potrebná temná hmota, aby vysvetlila, ako hviezdy obiehajú okolo galaxií a temná energia je potrebná na vysvetlenie, prečo sa vesmír rozrastá rýchlejšie.

Niektorí vedci naznačili, že "alternatívne gravitačné teórie" by mohli vylúčiť potrebu temnej hmoty a temnej energie v štandardnom modeli. Avšak pretože tento tím zistil, že gravitačné funkcie fungujú mimo našej slnečnej sústavy rovnako ako v jej vnútri, teraz sa zdá, že naše chápanie gravitácie je správne a temná hmota a energia sa stále hodia do štandardného modelu.

Collett poznamenal, že táto štúdia nie je konkrétnym "dôkazom" temnej hmoty a temnej energie, ale slúži ako ďalší dôkaz, že existujú.

Obrovská šošovka

Na potvrdenie všeobecnej relativity mimo našej slnečnej sústavy prvýkrát výskumný tím používal silné gravitačné šošovky, vďaka ktorým masívny objekt, v tomto prípade galaxia, pôsobí ako obrovská šošovka tým, že ohýba svetlo tak, že obraz objektu na pozadí je skrivený. Tento tím použil galaxiu ESO 325-G004, pretože je to jedna z najbližších šošoviek k Zemi, len asi 500 miliónov svetelných rokov.

"Ak sú dva objekty dobre zarovnané, tento efekt vytvára prstenec obrazov známy ako Einsteinov prstenec pozadia galaxie. Polomer tohto prstenca je úmerný vychýleniu svetla, takže ak meriate polomer prstenca, môžete merať zakrivenie časopriestoru," vysvetlil Collett.

Okrem merania krivky časopriestoru museli výskumníci určiť hmotnosť galaxie, pretože všeobecná relativita predpovedá, koľko zakrivenia vytvára hmotnosť. Vypočítali túto hmotnosť meraním rýchlosti presunu hviezd galaxie. Potom porovnaním tejto nameranej hmotnosti s nameraným zakrivením priestoru a času, našli, čo predpovedá všeobecná relativita pre túto hmotnosť alebo galaxiu.

"Takže pokiaľ vieme, aj mimo našej slnečnej sústavy je všeobecná teória relativity správnou teóriou gravitácie," povedal Collett. Tím astronómov dúfa, že bude študovať ešte vzdialenejšie galaxie a šošovky, a overovať, že gravitácia funguje rovnako v celom vesmíre.