Наблюдения скоплений галактик помогли проверить общую теорию относительности

Рассмотрев галактики, входящие в 7 800 разных скоплений, датские астрофизики установили, что расчёты гравитационного красного смещения в рамках общей теории относительности хорошо соответствуют экспериментальным данным, а некоторые другие модели дают неверные предсказания.

Сотрудники Копенгагенского университета (Дания) проверили общую теорию относительности (ОТО), обработав результаты наблюдений огромной группы галактик.

Объектом тестирования стали выполняемые в рамках ОТО расчёты гравитационного красного смещения — эффекта, возникающего в том случае, если приёмник излучения находится в области с меньшим гравитационным потенциалом, чем источник. Когда это условие выполняется, наблюдатель должен регистрировать красное смещение, вызванное замедлением времени вблизи гравитирующей массы.

При работе с относительно слабым гравитационным смещением необходимо как-то выделять его на фоне смещений, вызванных расширением Вселенной и перемещениями галактик в скоплениях. По этой причине датчане не пытались анализировать результаты измерений для отдельных галактик, а объединили данные сразу по 7 800 скоплениям, содержащим в среднем по 16 галактик со спектроскопически определёнными красными смещениями. Вся эта информация была собрана в рамках проекта Sloan Digital Sky Survey.

SPT-CL J0546-5345, одно из самых массивных удалённых скоплений галактик. Принадлежащие ему галактики со «старым» звёздным населением, похожие на современные эллиптические, отмечены жёлтым, а галактики с «молодым» населением, соответствующие современным спиральным, — синим.

SPT-CL J0546-5345, одно из самых массивных удалённых скоплений галактик. Принадлежащие ему галактики со «старым» звёздным населением, похожие на современные эллиптические, отмечены жёлтым, а галактики с «молодым» населением, соответствующие современным спиральным, — синим. (Иллюстрация НАСА / JPL-Caltech / M. Brodwin, CTIO Blanco 4-m telescope / J. Mohr.)

Подготовив массив данных, авторы построили зависимость красного смещения от расстояния, отделяющего галактики от центров скоплений. Поскольку центральные области скоплений более массивны, чем окраинные, зависимость характеризует гравитационный компонент смещения и, как оказалось, очень хорошо описывается ОТО.

Успешную проверку предсказаний теории относительности можно рассматривать и как подтверждение истинности современной космологической модели ΛCDM, предполагающей существование тёмной материи и тёмной энергии. Интересно, что данные SDSS согласуются и с одной из модификаций ОТО, f(R)-теорией, которая пытается объяснить ускоряющееся расширение Вселенной без привлечения тёмной энергии. Ещё две известные модели (модифицированная ньютоновская динамика и тензорно-векторно-скалярная гравитация), разработанные в предположении об отсутствии тёмной материи, проверку не прошли.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Копенгагенского университета.

30 Сентября 2011, 3:47    Den    2660    0

Нет комментариев.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.