1915 년에 출판 된 아인슈타인의 일반 상대성 이론 (GR)은 1919 년 일식 동안 태양 근처에서 통과하는 빛의 중력 변형이 관찰 된 몇 년 후 첫 번째 큰 테스트를 통과했습니다.
1960 년 GR은 지구의 실험실에서 첫 번째 큰 테스트를 통과했습니다. 파운드-레브 카 실험. 그리고 GR은 출판 이후 90 년 동안 테스트 후 항상 비행 색상으로 테스트를 통과했습니다 (이 요약은 우수한 요약을 확인하십시오).
그러나 테스트는 항상 태양계 내에서 또는 간접적으로 이루어졌습니다.
이제 프린스턴 대학 과학자들이 이끄는 팀은 GR이 우주적 규모로 적용되는지 확인하기 위해 GR을 테스트했습니다. 그리고 2 년간의 천문학적 데이터를 분석 한 후 과학자들은 아인슈타인의 이론이 더 넓은 지역의 우주 지역에서와 같이 먼 거리에서도 잘 작동한다고 결론지었습니다.
70,000 개 이상의 은하에 대한 과학자들의 분석에 따르면, 지구로부터 최소 35 억 광년의 거리에있는 우주는 그의 유명한 이론에서 아인슈타인이 정한 규칙에 따라 작용한다는 것을 보여줍니다. GR은 90 년 동안 과학계에 의해 받아 들여졌지만, 지금까지 아무도 태양계를 넘어서는 거리와 규모에서 이론을 철저하고 강력하게 테스트 한 사람은 없었습니다.
천체 물리학과 프린스턴 대학원생 레이나 벨 레예스 (Reinabelle Reyes)는 공동 연구자 인 레이첼 만델 바움 (Rachel Mandelbaum)과 공동 연구자이며, 유진 히긴스 천문학 교수 인 제임스 건 (James Gunn)은 3 월 11 일 네이처 (Nature) 판에서 평가에 대해 설명했다.
논문에 협력하는 다른 과학자로는 Tobias Baldauf, Lucas Lombriser 및 취리히 대학교의 Robert Smith, 캘리포니아 대학교 버클리의 Uros Seljak가 있습니다.
그들은 암흑 에너지에 대한 아이디어를 포함하여 우주의 모양과 방향을 설명하는 현재의 이론을 제시하고, 최근의 다른 실험에서 일반적인 상대성이 틀릴 수 있다는 힌트를 없애기 때문에 결과는 중요하다고 그들은 말했다.
Gunn은“천문학에 관한 우리의 모든 아이디어는이 엄청난 외삽 법에 기반을두고 있기 때문에 이것이이 스케일에 맞는지 아닌지를 알기 위해 할 수있는 모든 것이 매우 중요합니다. "그것은 우리가하는 일의 기초가되는 또 다른 벽돌을 재단에 추가합니다."
GR은 현대 천체 물리학과 우주론의 근간을 이루는 두 가지 핵심 이론 중 하나입니다 (다른 하나는 양자 물리 이론의 표준 모델입니다). 블랙홀부터 빅뱅까지 모든 것을 설명합니다.
최근에, 일반 상대성 이론에 대한 몇 가지 대안이 제안되었다. 이러한 변형 된 중력 이론은 암흑 에너지, 암흑 물질 또는 둘 다의 필요성을 회피하기 위해 대규모의 일반 상대성 이론에서 벗어납니다. 그러나이 이론들은 현재 우주 론적 작업의 중심 인 우주의 팽창 이력에 대한 일반적인 상대성 예측과 일치하도록 설계 되었기 때문에 어느 이론이 올바른지 또는 최소한 현실을 가장 잘 나타내는지를 아는 것이 중요 해졌다. 근사 할 수 있습니다.
레예스는“우리는 우주의 대규모 구조와 시간이 지남에 따라 점점 더 작은 규모의 구조를 구성해야한다는 것을 알았다”고 말했다. 이 팀은 하늘을 매핑하는 장기 다중 기관 망원경 프로젝트 인 Sloan Digital Sky Survey (SDSS)의 데이터를 사용하여 수억 개의 은하와 퀘이사의 위치와 밝기를 결정했습니다.
이 은하의 군집을 계산하여 우주의 가장자리까지 거의 3 분의 1로 확장하고 약한 렌즈로 인해 주로 암흑 물질로 인해 개재 된 물질의 속도와 왜곡을 분석함으로써 아인슈타인의 이론은 다른 중력 이론보다 주변 우주를 더 잘 설명합니다.
프린스턴 과학자들은 SDSS 은하와 은하단에 대한 중력의 영향을 오랫동안 연구했다. 그들은이 근본적인 힘이 어떻게 은하들이 더 큰 은하들의 집합으로 모이게하고 그것이 어떻게 우주의 확장을 형성 하는지를 관찰했다.
비판적으로, 상대성 이론은 공간의 곡률이 시간의 곡률과 같아야하므로 일반 상대성 이론이 사실이라면 빛의 양이 같은 양으로 영향을 받는지 여부를 계산할 수 있습니다.
Mandelbaum은“이번 테스트는 처음으로 실시되었으므로 개념 증명입니다. “향후 몇 년 동안 다른 천문 조사가 계획되어 있습니다. 우리는이 시험이 효과가 있다는 것을 알았으므로, 중력 이론을보다 엄격하게 구속하기 위해 곧 사용할 수있는 더 나은 데이터와 함께이를 사용할 수있을 것입니다.”
과학자들은 GR의 예측력을 발휘하면 현재 우주 모델이 합리적인지 여부를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있다고 말했다.
Gunn은“매우 아름다운 이론적 인 것들을 적용하는 데 대한 자신감을 키울 수있는 모든 테스트가이 스케일에서 테스트되지 않은 것은 매우 중요합니다. “기본을 이해하기 위해 복잡한 일을하려고 할 때 확실히 도움이됩니다. 그리고 이것은 매우, 매우, 매우 근본적인 것입니다.”
UC Berkeley의 물리학과 천문학 교수 인 Uros Seljak는“우주 론적 규모로 나아가는 것에 대한 좋은 점은 우리가 관찰 한 것을 예측해야하기 때문에 대체 대안 중력 이론을 시험 할 수 있다는 점이다. 로렌스 버클리 국립 연구소의 교수 과학자는 현재 취리히 대학교의 이론 물리 연구소에서 휴가 중입니다. "암흑 물질을 필요로하지 않는 대안 이론들은 이러한 테스트에 실패합니다."
출처 : "Princeton 과학자들은 아인슈타인의 이론이 태양계를 넘어서 적용된다고 말합니다"(Princeton University), "연구는 우주 규모, 암흑 물질의 존재에 대한 일반 상대성 이론의 유효성을 검증합니다"(California Berkeley 대학), "약한 규모의 대규모 상대성 이론의 확인" 렌즈 및 은하 속도”(Nature, arXiv preprint)
