Beweis ist im Kosmos: Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie bestätigt

Albert Einstein gewinnt erneut. Seine allgemeine Relativitätstheorie hat genaue Vorhersagen wie Licht Reisen von einigen der am weitesten entfernten Galaxienhaufen im Universum, nach neuen Messungen erwiesen.

Allerdings die Ergebnisse noch nicht widerlegen eine alternative Theorie der Schwerkraft erfunden, um die Notwendigkeit der dunklen Energie, rückgängig zu machen, das gedacht wird, die beschleunigte Expansion des Universums zu verursachen.

Die neuen Erkenntnisse stammen aus einer Studie des Lichts von Hunderttausenden von weit entfernten Galaxien. Allgemeine Relativitätstheorie sagt voraus, dass die Wellenlänge dieses Lichtes um einen kleinen Betrag durch die Galaxien Masse in einen Effekt namens Gravitative Rotverschiebung verschoben werden.

Der Effekt ist sehr schwer zu messen, denn es ist die kleinste der drei Arten der Rotverschiebung mit Rotverschiebung auch durch die Bewegung der Galaxien und der Expansion des Universums als Ganzes verursacht. Um die drei Quellen der Rotverschiebung zu entwirren, stützte sich die Forscher auf die überwiegende Zahl der Galaxien in der Sloan Digital Sky Survey-Probe, die ihnen erlaubt, eine statistische Analyse durchführen. [Verdreht Physik: 7 mind-blowing Ergebnisse]

Die Höhe der Rotverschiebung, die sie fanden, die schien, durch die Schwerkraft verursacht werden vereinbart exakt mit den Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie.

"Wir haben unabhängige Messungen der Cluster Massen, so dass wir berechnen können, was die Erwartung für die Gravitative Rotverschiebung anhand der allgemeinen Relativitätstheorie ist," sagte Universität Kopenhagen Astrophysiker Rados? aw Wojtak. "Es stimmt genau mit den Maßen von diesen Effekt."

Wojtak ist eine Berichterstattung über die Ergebnisse in Morgen Papier Autors (Sept. 29) Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.

Verzerrten Raumzeit

Allgemeine Relativitätstheorie von Einstein 1916 vorgeschlagenen revolutioniert die Art, wie Physiker über Raum und Zeit zu denken. Speziell, vereint es die zwei Konzepte, die gedacht wurden, um unabhängig, zu einer Einheit werden. Und Masse, Einstein zeigte, Raum-Zeit-durch verziehen es zutiefst, betrifft.

Wo Sie eine große Masse wie einem Galaxienhaufen haben, gibt es starke Gravitation und Raumzeit ist stark verzogen, was Zeit, um schneller voranzukommen. Lichts, die in diesem Umfeld haben eine bestimmte Frequenz, bezogen auf die Zeitskala (oder die Schwerkraft Stärke) der Umwelt. Wenn das Licht in eine neue Umgebung reist, möchte ein Teleskop auf der Erde, wo gibt es vergleichsweise geringeren Schwerkraft und Zeit bewegt sich langsamer, das Licht-Frequenz sinkt. Eine verminderte Frequenz ist gleichbedeutend mit einer längeren oder röter, Wellenlänge. Dies ist die Gravitative Rotverschiebung.

Es dauerte Physiker 43 Jahre, um Nachweis der Gravitative Rotverschiebung zu erkennen. Diese Entdeckung kam im Jahr 1959, als die Forscher die Gravitative Rotverschiebung in Gamma-Ray emittiertem Licht in einem Labor hier auf der Erde gemessen.

"Dies war ein bahnbrechendes Experiment", sagte Wojtak.

Andere Studien bestätigt die Wirkung in der Sonne und in kleinen Sternen als weiße Zwerge. Bisher hatte niemand geschafft, einen Beweis für diese Vorhersage der allgemeinen Relativitätstheorie auf der kosmischen Skala bis jetzt zu erkennen.

"In unserer Arbeit präsentieren wir zum ersten Mal die gleiche Wirkung aber auf eine Skala, die mehrere Größenordnungen größer ist", sagte Wojtak LiveScience. "Dies ist der nur allgemeine relativistische Effekt beobachtet und bestätigt wurde vor Ort auf der Erde und auf der Skala entspricht das Universum." "Wir haben eine Verbindung zwischen unserer lokalen Skala der Erde und Galaxy Cluster."

Alternative Theorien

Die Ergebnisse weiter unterstützen die bereits gut etablierten allgemeine Theorie der Relativität, die bei der Vorhersage viele kosmische Phänomene im ganzen Universum erfolgreich war.

Doch es gibt noch konkurrierende Theorien, die vorgeschlagen wurden in den letzten Jahren, die seltsame Entdeckung unterzubringen, die das Universum scheint, enthalten viel mehr Masse haben als einfach nur die sichtbare Materie, die wir sehen können, und dass der Kosmos in seiner Expansion, angetrieben durch eine unbekannte Kraft zu beschleunigen scheint.

Im Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie haben Wissenschaftlern erfunden Konzepte genannt dunkle Materie und dunkle Energie, um mit diesen Problemen umzugehen. Aber einige Forscher sagen, dass diese bizarren Erfindungen sind nicht notwendig, wenn wir einfach allgemeine Relativitätstheorie selbst zwicken.

Eine solche konkurrierende Theorie ist die f(R)-Theorie genannt. Dieses Modell stimmt zu, mit Wojtak und seine Kollegen neue Messungen. Eine andere alternative Theorie, genannt Tensor-Vektor-Skalar-Schwerkraft (TeVeS), widerspricht jedoch die neuen Erkenntnisse. Um die Theorie zu erhalten, müssten die Physiker einige Änderungen vornehmen. [Video: dunkle Materie in 3-d]

Letztlich, wie weitere Daten über weit entfernte Galaxien gesammelt werden solche kosmischen Messungen sollte noch genauer werden, und Physiker möglicherweise besser zwischen den konkurrierenden Modellen zu unterscheiden.

"Diskussionen über Schwerkraft Eigenschaften, sondern Wojtak und Kollegen bahnbrechende Arbeit gibt weiterhin einen Einblick in das Potenzial der neuen kosmologische Tests für höhere Präzision zu erreichen, wenn Millionen von Galaxy Rotverschiebungen, aus denen Schwerkraft Rotverschiebungen extrahiert werden können, in der Zukunft zur Verfügung stehen" schrieb Physiker Gary Wegner des Dartmouth College in New Hampshire, der nicht in der neuen Forschung beteiligt war, in einem begleitenden Essay in der gleichen Ausgabe von Nature.

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