کهکشان های دوردست هم اینشتین را تایید کردند!

* یک گروه بین‌المللی از اخترشناسان به کمک تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ بسیار بزرگ (وی‌ال‌تی) در رصدخانه‌ی جنوبی اروپا دقیق‌ترین سنجش برای نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین بیرون از کهکشان راه شیری را انجام دادند.

تصویر تلسکوپ فضایی هابل از یک حلقه‌ی اینشتین پیرامون کهکشان ئی‌اس‌او ۳۲۵-جی۰۰۴. این نور از یک کهکشان دورتر می‌آمده و در اثر گرانش ئی‌اس‌او ۳۲۵-جی۰۰۴ تغییر مسیر داده و به شکل یک حلقه به چشم ما رسیده. تصویر بزرگ‌تر

کهکشانی بیضیگون به نام ئی‌اس‌او ۳۲۵-جی۰۰۴ با رفتاری مانند یک عدسی گرانشی نیرومند، نور یک کهکشان دورتر که پشتش است را خم کرده و یک حلقه‌ی اینشتین به گرد مرکز خود درست کرده است. اکنون دانشمندان با اندازه‌گیری جرم کهکشان نزدیک‌تر و مقایسه‌ی آن با خمش فضای پیرامونش پی بردند که رفتار گرانش در این فاصله‌های بلند هم همان رفتاریست که در نسبیت عام پیش‌بینی شده. با این نتیجه، برخی از نظریه‌های جایگزین برای گرانش رد می‌شود.

به پیش‌بینی نظریه‌ی نسبیت عام، اجرام با تغییر هندسه‌ی فضازمان باعث می‌شوند نوری که از کنار آنها می‌گذرد مسیرش کج شود و پدیده‌ای به نام همگرایی گرانشی رخ دهد. این پدیده تنها برای اجرام بسیار سنگین برجسته و نمایان است. تاکنون صدها عدسی گرانشی نیرومند شناخته شده ولی بیشترشان دورتر از آن بوده‌اند که بتوان جرم دقیق‌شان را اندازه گرفت. ولی کهکشان ئی‌اس‌او ۳۲۵-جی۰۰۴ با فاصله‌ی تنها ۴۵۰ میلیون سال نوری از زمین، نزدیک‌ترین عدسی گرانشی است که تا به امروز یافته شده.

این اخترشناسان با بهره از دستگاه میوز (MUSE) روی تلسکوپ وی‌ال‌تی، حرکت ستارگان در کهکشان ئی‌اس‌او ۳۲۵-جی۰۰۴ را سنجیده و از این راه جرم آن را اندازه گرفتند. به کمک تلسکوپ هابل هم توانستند حلقه‌ی اینشتین که که در اثر گذشتن نور کهکشانی دورتر از کنار ئی‌اس‌او ۳۲۵-جی۰۰۴ درست شده بود را ببینند. بررسی این حلقه به آنها اجازه داد تا میزان خمش نور، و در نتیجه، میزان انحنای فضازمان توسط جرم کهکشان غول‌پیکر ئی‌اس‌او ۳۲۵-جی۰۰۴ را بسنجند.

توماس کالت، رهبر این پژوهش از دانشگاه پورتسموث بریتانیا می‌گوید: «ما با دستگاه میوز جرم کهکشان پیش‌زمینه را اندازه گرفتیم و میزان همگرایی گرانشی‌ای که با هابل دیده بودیم را سنجیدیم. با مقایسه‌ی این دو راه، شدت گرانش [گرانش کهکشان پیش‌زمینه] را به دست آوردیم- و نتیجه با خطای تنها ۹ درصد، همان چیزی بود که نسبیت عام اینشتین پیش‌بینی کرده. این دقیق‌ترین آزمایشی بود که تاکنون بیرون از کهکشان راه شیری برای نسبیت عام انجام شده. آن هم تنها با یک کهکشان!»

نسبیت عام در فاصله‌های درون سامانه‌ی خورشیدی با دقت بسیار خوب آزموده شده، و حرکت ستارگان پیرامون ابرسیاهچاله‌ی مرکز کهکشان راه شیری هم در دست پژوهش‌های دقیق است. ولی تا به امروز هیچ سنجش دقیقی برای فاصله‌های دورتر انجام نشده بود. آزمایش ویژگی‌های گرانش در مسافت‌های بسیار بلند، برای تایید مدل کنونی کیهان‌شناختی نیازی بنیادین است.

بالا: نقشه‌ی حرکت ستارگان در کهکشان پیش‌زمینه ( ئی‌اس‌او ۳۲۵-جی۰۰۴) از چشم تلسکوپ وی‌ال‌تی- پایین:حلقه‌ی اینشتین که از نور یک کهکشان دورتر به گرد آن پدید آمده از چشم تلسکوپ فضایی هابل- این تصویر در اندازه‌ی بزرگ، بزرگ‌تر (۲.۷ مگ)، بسیار بزرگ‌تر (۵.۸ مگ)

این یافته‌ها پیامدهای مهمی برای نظریه‌های گرانشی جایگزینِ نسبیت عام دارد. بر پایه‌ی این نظریه‌های جایگزین، میزان تاثیر گرانش بر خمیدگی فضا "وابسته به مقیاس" است. این بدین معناست که در فاصله‌های نجومی بلندتر، رفتار گرانش باید متفاوت با رفتار آن در فاصله‌های کمتری مانند سامانه‌ی خورشیدی باشد. یافته های کالت و همکارانش نشان می‌دهد که چنین چیزی بعید است که درست باشد.

باب نیکول، یکی از اعضای گروه از دانشگاه پورتسموث می‌گوید: «کیهان جای شگفت‌انگیزیست که چنین عدسی‌های را به ما می‌دهد تا بتوانیم از آنها به عنوان آزمایشگاه‌ بهره ببریم. این که با به کار بردن بهترین تلسکوپ‌های جهان بتوانیم اینشتین را به چالش بکشیم بسیار مایه‌ی خشنودیست، تنها برای این که بفهمیم وی چقدر درست می‌گفته.»

کهکشان ئی‌اس‌او ۳۲۵-جی۰۰۴ با فاصله‌ی ۴۵۰ میلیون سال نوری از زمین، کهکشان مرکزی خوشه‌ی آبل اس۷۴۰ در صورت فلکی قنطورس است.

--------------------------------
 در همین زمینه:
* دیروز سالپرد نخستین آزمایش موفق نظریه "نسبیت عام" بود

--------------------------------------------

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:

general relativity - Milky Way - NASA - ESA - Hubble Space Telescope - European Southern Observatory - Very Large Telescope - ESO 325-G004 - gravitational lens - Einstein ring - gravity - VLT - Thomas Collett - University of Portsmouth - UK - spacetime - elliptical galaxy - Earth - MUSE - Solar System - cosmological model - Bob Nichol - Abell S740 - constellation Centaurus

منبع: spacetelescope

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان