Kroz dvije nove i nezavisne studije, Einsteinova Op\u0107a teorija relativnosti stavljena je na nikad te\u017ei test. Rezultati dobiveni na Chandra X-ray opservatoriju pri NASA-i pokazuju kako je Einsteinova teorija jo\u0161 uvijek aktualna.<\/p>\n
Svaki tim znanstvenika koristio je podatke prikupljene op\u0161irnim opa\u017eanjima klastera galaksija pohranjenih na Chandra opservatoriju. Ti su klasteri najve\u0107i objekti u Svemiru povezani gravitacijskim me\u0111udjelovanjem. Jedan od rezultata ozbiljno je srezao teoriju gravitacije konkurentsku modelu predlo\u017eenom u Op\u0107oj relativnosti. Drugi pak rezultat pokazuje kako Einsteinova teorija funkcionira na golemom opsegu vremena i udaljenosti u Svemiru.<\/p>\n
Prvi rezultat ozbiljno je oslabio konkurenta Op\u0107oj relativnosti poznatog i kao “f(R) gravitacija”. “Zamislimo li Op\u0107u relativnost kao prvaka te\u0161ke kategorije, ova bi druga teorija bila nadobudni izaziva\u010d slabije kategorije”, obja\u0161njava Fabian Schmidt s Instituta za tehnologiju u Pasadeni, Kalifornija, ina\u010de i vode\u0107i autor istra\u017eivanja. “Rezultati na\u0161eg rada pokazuju kako su \u0161anse za uzrujavanje prvaka izrazito male.”<\/p>\n
U zadnjih nekoliko godina, fizi\u010dari su posvetili svoju pa\u017enju teorijama koje nude mogu\u0107e obja\u0161njenje ubrzanog \u0161irenja Svemira, a pritom dovode u pitanje Op\u0107u relativnost. Trenuta\u010dno se najpopularnije obja\u0161njenje ubrzane ekspanzije Svemira oslanja na tzv. kozmi\u010dku konstantu koja bi se mogla shvatiti kao energija koja postoji u praznom prostoru. Ne bi li se dodatno naglasila nemogu\u0107nost direktne detekcije, ovu se energiju jo\u0161 naziva i `tamna energija`. Prema f(R) teoriji, kozmi\u010dka akceleracija ne potje\u010de od egzoti\u010dnog oblika energije ve\u0107 od modificirane gravitacijske sile. Ta modificirana gravitacijska sila utje\u010de na brzinu kojom maleni djeli\u0107i materije tijekom eona mogu izrasti u masivne klastere galaksija te na taj na\u010din otvoriti mogu\u0107nost osjetljivog testa teorije.<\/p>\n
Schmidt i njegovi kolege prou\u010davali su masu pribli\u017eno 49 klastera galaksija kroz opa\u017eanja s Chandra opservatorija. Ta su opa\u017eanja potom usporedili s predvi\u0111anjima teoretskog modela i studijama o pojavi i prirodi supernova, pozadinskim kozmi\u010dkim zra\u010denjem u mikrovalnom spektru te distribuciji galaksija na velikoj skali. Nisu prona\u0161li nikakve dokaze o gravitaciji koja bi se razlikovala od one koju predla\u017ee Op\u0107a relativnost na udaljenostima ve\u0107im od 130 milijuna svjetlosnih godina. Ova je granica sto puta ve\u0107a od od granice modificirane gravitacijske sile, koja se mo\u017ee odrediti i bez podataka o klasterima galaksija. “Ovdje se radi o najja\u010doj konstanti ikad postavljenoj na tako velikim udaljenostima kao alternativa Op\u0107oj relativnosti”, isti\u010de Schmidt. “Na\u0161i rezultati pokazuju kako, na temelju promatranja klastera galaksija, mo\u017eemo precizno ispitati gravitaciju na kozmolo\u0161kim udaljenostima.”<\/p>\n
Razlog ovom dramati\u010dnom pro\u0161irenju ograni\u010denja potje\u010de od izrazito jakih gravitacijskih sila koje djeluju u klasterima, a suprotstavljaju se op\u0107em \u0161irenju Svemira u pozadini. Tehnika rasta klastera mnogo obe\u0107ava. Izgleda kako se radi o dobroj probi za ostale scenarije koji uklju\u010duju modificiranu gravitaciju, poput modela motiviranih teorijama vi\u0161ih dimenzija te teorijom struna.<\/p>\n
Drugo nezavisno istra\u017eivanje tako\u0111er podupire Op\u0107u relativnost. Ono se pak bavilo testiranjem teorije na kozmolo\u0161kim udaljenostima i vremenima. Sve do sad, Op\u0107a teorija relativnosti potvr\u0111ena je laboratorijskim istra\u017eivanjima, ali samo na udaljenostima bliskim veli\u010dini Sun\u010deva sustava \u0161to otvara mogu\u0107nost pada Op\u0107e relativnosti na ve\u0107im udaljenostima.<\/p>\n
Ne bi li ispitali ovu mogu\u0107nost, grupa znanstvenika sa Sveu\u010dili\u0161ta Stanford, usporedila je podatke o brzini rasta klastera, prikupljene na Opservatoriju Chandra, s predvi\u0111anjima Op\u0107e teorije relativnosti. Rezultat pokazuje gotovo savr\u0161eno poklapanje opa\u017eenog i teorije. “Einsteinova teorija ponovno je uspjela! Ovaj je put uspjela izra\u010dunati koliko se masivnih klastera mo\u017ee formirati u vremenu od 5 milijardi godina, a unutar dometa gravitacijske sile”, iznosi David Rapetti s Kavli Instituta za astrofiziku elementarnih \u010destica i kozmologiju (KIPAC) pri Sveu\u010dili\u0161tu Stanford te \u010dlan SLAC Nacionalnog laboratorija za akceleraciju, a koji je ujedno i vode\u0107i autor ove nove studije.<\/p>\n
“Ovi su rezultati istovremeno uzbudljivi, ali nam pru\u017eaju i odre\u0111en osje\u0107aj sigurnosti. Pomo\u0107u ROSAT X-ray teleskopa, prou\u010davali smo uzorak od 238 klastera preko cijelog neba. Prikupljeni podaci oboga\u0107eni su detaljnim mjerenjima masa 71 udaljenog klastera s Opservatorija Chandra. Mjerenja mase 23 klastera koji su nam relativno blizu, obavljena su pomo\u0107u ROSAT teleskopa. Svi prikupljeni podaci kombinirani su s prou\u010davanjima supernova, pozadinskog kozmi\u010dkog zra\u010denja u mikrovalnom djelu spektra, distribucije galaksija te pretpostavljenih udaljenosti klastera.<\/p>\n
Klasteri galaksija predstavljaju objekte izuzetno va\u017ene za shva\u0107anje Svemira kao cjeline. Mase klastera galaksija u direktnoj su vezi sa svojstvima gravitacijske sile te iz tog razloga opa\u017eanja pru\u017eaju informacije vitalne za istra\u017eivanja na podru\u010dju gravitacijskog me\u0111udjelovanja. Druge tehnike, poput prou\u010davanja supernova ili distribucije galaksija, koriste se pri mjerenju kozmi\u010dkih udaljenosti, koje pak ovise isklju\u010divo o brzini ekspanzije Svemira. Nasuprot navedenim tehnikama, tehnika prou\u010davanja klastera galaksija, koju su koristili Rapetti i njegovi kolege, mo\u017ee se iskoristiti i za mjerenje brzine rasta kozmi\u010dkih struktura kao posljedica gravitacijskih me\u0111udjelovanja.<\/p>\n
“Kozmi\u010dka akceleracija predstavlja velik izazov na\u0161em, modernom shva\u0107anju fizike”, isti\u010de Rapettiijev bliski suradnik i koautor studije, Adam Mantz s NASA-inog Centra za svemirske letove u Marylandu. “Mjerenja akceleracije zapravo nagla\u0161avaju koliko malo u biti znamo o gravitaciji na kozmi\u010dkim udaljenostima. Sada se ipak trudimo smanjiti opseg na\u0161eg neznanja.”<\/p>\n
Znanstveni \u010dlanak o istra\u017eivanju Fabiana Schmidta objavljen je u znanstvenom \u010dasopisu Physics Review D, Volume 80<\/em> u listopadu 2009. godine. Na spomenutom istra\u017eivanju radili su: Alexey Vikhlinin s Harvard-Smithsonian centra za astrofiziku pri Cambridgeu (Massachusetts) te Wayne Hu sa Sveu\u010dili\u0161ta u Chicagou (Illinois). \u010clanak Davida Rapettia nedavno je odobren i bit \u0107e objavljen u znanstvenom \u010dasopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society<\/em>. Koautori tog \u010dlanka bili su: Mantz, Steve Allen s KIPAC-a pri Sveu\u010dili\u0161tu Stanford te Harald Ebeling s Instituta za astronomiju na Hawaiima.<\/p>\n