Test af generel relativitet kan potentielt generere nye gravitationsmodeller

Et UCLA-ledet team har opdaget en ny måde at undersøge den hypotetiske femte naturkraft ved hjælp af to årtiers observationer ved W. M. Keck Observatory, verdens mest videnskabeligt produktive jordbaserede teleskop.

Der er fire kendte kræfter i universet:elektromagnetisk kraft, stærk atomkraft, svag atomkraft, og tyngdekraft. Fysikere ved, hvordan de får de tre første til at fungere sammen, men tyngdekraften er den ulige. I årtier, der har været teorier om, at en femte kraft binder tyngdekraften til de andre, men ingen har været i stand til at bevise det hidtil.

"Det er virkelig spændende. Det har taget os 20 år at komme hertil, men nu åbner vores arbejde med at studere stjerner i midten af ​​vores galakse en ny metode til at se på, hvordan tyngdekraften fungerer, "sagde Andrea Ghez, Direktør for UCLA Galactic Center Group og medforfatter af undersøgelsen.

Forskningen er publiceret i det aktuelle nummer af Fysisk gennemgangsbreve .

Ghez og hendes kolleger analyserede ekstremt skarpe billeder af midten af ​​vores galakse taget med Keck Observatoriets adaptive optik (AO). Ghez brugte dette banebrydende system til at spore stjerners kredsløb nær det supermassive sorte hul, der er placeret i midten af ​​Mælkevejen. Deres stjernebane, drevet af tyngdekraften skabt af det supermassive sorte hul, kunne give spor til den femte kraft.

"Ved at se stjernerne bevæge sig over 20 år ved hjælp af meget præcise målinger taget fra Keck Observatory -data, du kan se og sætte begrænsninger på, hvordan tyngdekraften fungerer. Hvis tyngdekraften er drevet af noget andet end Einsteins teori om generel relativitet, du vil se små variationer i stjernernes kredsløb, "sagde Ghez.

Dette er første gang, den femte kraftteori er blevet testet i et stærkt tyngdefelt som det, der blev skabt af det supermassive sorte hul i Mælkevejens centrum. Historisk set målinger af vores solsystems tyngdekraft skabt af vores sol er blevet brugt til at forsøge at opdage den femte kraft, men det har vist sig svært, fordi dets tyngdefelt er relativt svagt.

"Det er spændende, at vi kan gøre dette, fordi vi kan stille et meget grundlæggende spørgsmål - hvordan fungerer tyngdekraften?" sagde Ghez. "Einsteins teori beskriver det smukt godt, men der er masser af beviser, der viser, at teorien har huller. Bare eksistensen af ​​supermassive sorte huller fortæller os, at vores nuværende teorier om, hvordan universet fungerer, er utilstrækkelige til at forklare, hvad et sort hul er. "

Ghez og hendes team, herunder hovedforfatter Aurelien Hees og medforfatter Tuan Do, begge UCLA, glæder os til sommeren 2018. Det er da stjernen S0-2 vil være i sin nærmeste afstand til vores galakses supermassive sorte hul. Dette vil gøre det muligt for holdet at se stjernen blive trukket med maksimal tyngdekraft - et punkt, hvor eventuelle afvigelser fra Einsteins teori forventes at være den største.