Így görbül a tér a Nap körül

999

A National Science Foundation kontinensnél is nagyobb méretű VLBA (Very Long Baseline Array) rádióantenna-rendszerével Sergei Kopeikin (University of Missouri) és kollégái az eddigi egyik legpontosabb mérést végezték el a Nap tömege által a téridőben okozott görbület mértékére vonatkozóan. Kopeikin szerint a görbület minél pontosabb meghatározása az egyik legfontosabb lépés azon ismeretek megszerzése irányában, melyek elvezethetnek a XX. századi fizika két pillérének, az általános relativitás elméletének és a kvantummechanikának közös alapra helyezéséhez, a gravitáció kvantumelméletének kidolgozásához, ami a XXI. század fizikájának vélhetőleg a legnehezebb, de valószínűleg a legizgalmasabb problémája lesz.

A VLBA antennarendszer elemei és azok földrajzi elhelyezkedése az észak-amerikai kontinensen, illetve Hawaiin és a Virgin-szigeteken.
[National Radio Astronomy Observatory]

A Nap gravitációs terében történő fényelhajlást Albert Einstein jósolta meg, s végső formájában az 1916-ban közzétett általános relativitáselméletében publikálta. Az elmélet szerint nagytömegű égistestek meggörbítik maguk körül a téridőt, s ebben a görbült metrikában az ún. geodetikusok, melyek mentén a fény (általában az elektromágneses sugárzás) terjed, már nem egyenesek, mint az általunk megszokott euklideszi térben. Ennek következménye, hogy a napkorong széle melletti égitestek nem pontosan ott látszanak, mint akkor, mikor csillagunk az égbolt más részén jár, hanem egy picit távolabb kerülnek a korongtól. Az elhajlás Einstein által jósolt mértéke kicsiny, mindössze 1,75 ívmásodperc. A kimérését célzó első kísérletre az 1919. május 29-i teljes napfogyatkozás során került sor. A Frank Dyson és Arthur Eddington által szervezett és vezetett expedíciók a brazíliai Sobralból és a nyugat-afrikai partok előtt fekvő Princípe szigetéről követték nyomon az eseményt. A közben, illetve a néhány hónappal korábban és később készített lemezeken kiválasztott csillagok pozíciójának eltérését kimérve Eddington az Einstein által jósolt értékhez nagyon közeli eredményt kapott, így az effektust, s ezzel az egész elméletet bizonyítottnak tekintette. A fizikatankönyvek által az ebben a szellemben közölt szokásos egy mondat mögé tekintve, s a történetben jobban elmélyülve azonban már kétségeink is támadhatnak, hogy Eddingtonék a korabeli eszközökkel kedvezőtlen időjárási körülmények között rögzített lemezek alapján kimérhették-e a rendkívül kicsiny effektust. Természetesen ez egyáltalában nem kisebbíti Eddingtonnak a relativitáselmélet lelkes propagálásával szerzett érdemeit.

A Nap pályája a négy mért kvazár előtt 2005. októberében.
[National Radio Astronomy Observatory]

A téridő görbületét egy ún. γ paraméterrel jellemzik, aminek értéke az Einstein-féle elmélet alapján egzaktul 1. Kopeikin szerint a várt értéktől való milliomodnyi eltérés is jelentős hatással lehet a gravitáció és a kvantummechanika kidolgozandó egyesített elméletére, ezen keresztül pedig nagytömegű objektumokhoz – például fekete lyukakhoz – közel bekövetkező események előrejelzésére. Rendkívül fontos tehát a γ értékének minél pontosabb meghatározása. Ennek érdekében a kutatók a VLBA antennáival négy távoli kvazár pozícióját mérték 2005. októberében, amikor a Nap a közelükben haladt el. A rádióhullámok elhajlása miatt a kvazárok helyzete kissé különbözött attól a pozíciótól, amit akkor mértek, mikor a Nap az adott égboltterülettől messze tartózkodott. A nagypontosságú pozícióadatokat szolgáltató interferometrikus mérésekből származtatott eredmény igen jól egyezik a γ várt értékével: γ = 0,9998 ± 0,0003. Edward Fomalont (NRAO) szerint még több hasonló megfigyeléssel, illetve az ezeket kiegészítő – például a Cassini szonda által elvégzett – mérések segítségével ez a pontosság még négy nagyságrenddel javítható, elérve ezzel a γ paraméter valaha mért legpontosabb értékét.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

 

 

 

 

 

 

Hozzászólás

hozzászólás