Még ma is Einstein általános relativitáselmélete írja le a legjobban, miként hat a gravitáció. Két kutatócsoport, egymástól függetlenül tanulmányozta, hogyan működik a gravitáció nagy távolságokon, s a méréseik egymástól függetlenül alátámasztották Einstein elméletét.

Minden korábbinál pontosabb igazolást nyert Einstein általános relativitáselmélete: két, egymástól független kutatás alapján is ez írja le legpontosabban napjainkban azt, miként hat a gravitáció nagy távolságokon. Ennek vizsgálatához a galaxishalmazok ideális "eszközök", amelyek közül az eltérő korú halmazokat összehasonlítva az időbeli változások is elemezhetők és megállapítható, miként növekedtek ezek a hatalmas alakzatok. A Chandra-űrtávcső, valamint több egyéb műszer segítségével minden korábbinál részletesebb felmérést végeztek annak megállapítására, milyen szabályokat követ a gravitáció a Világegyetemben, és melyik modell írja le legjobban működését.

Az elmúlt időszakban részben a Világegyetem gyorsuló tágulásának azonosítása révén felmerült, hogy Einstein általános relativitáselmélete helyett talán más modell jobban írja le a gravitáció működését. Fabian Schmidt (CALTECH) és kollégái a Chandra-űrtávcső segítségével 49 galaxishalmazt tanulmányoztak, és azok jellemzőit elméleti modellekkel, a tágulás sebességének friss méréseivel, a hatalmas galaxis szuperhalmazok szerkezetével, valamint a kozmikus háttérsugárzás jellemzőivel vetették egybe. Mindezek eredményeként nem találtak eltérést az anyag megfigyelt viselkedése és az általános relativitáselmélet által előre jelezett viselkedés között. Megállapításuk 130 millió fényéves távolságskálán érvényes - a korábbi hasonló, gravitáció működését elemző mérések századennyi távolságokra készültek.

Forrás: Digitized Sky Survey
A felmérés egyik célpontja, az Abell 3376 galaxishalmaz az optikai tartományban. A röntgen és rádió hullámhosszakon később azonosított heves kölcsönhatásnak (lásd alább) itt még alig látszik nyoma (Digitize Sky Survey)

Az alábbi képen az egyik vizsgált célpont, az Abell 3376 galaxishalmaz kompozit felvétele látható. A kép látványosan mutatja, miként nyújt új ismeretet, ha eltérő hullámhosszakon üzemelő műszerek adatait hasonlítják össze. A képen a Chandra-űrtávcső és a ROSAT-műhold röntgen tartományban készült méréseit aranysárga szín mutatja. Az optikai kép a Digitized Sky Survey nevű égboltfelmérés során készült, amelyet vörös, zöld és kék árnyalatok jeleznek. A VLA-rádiótávcső-rendszer segítségével a rádió hullámhosszakon rögzített adatokat pedig a képen sokfelé megfigyelhető kék foltok mutatják.

Forrás: NASA/CXC/SAO/A. Vikhlinin; ROSAT, DSS, NSF/NRAO/VLA/IUCAA/J.Bagchi
Az Abell 3376 galaxishalmaz képe több távcső megfigyelésének összevetése alapján. A balról jobbra haladó sárgás alakzat néhány halmazba zuhanó objektumot mutat, amelyek látványos kölcsönhatásba lépnek az ott található gázanyaggal. Az ilyen kölcsönhatások és összeolvadások ütemét a gravitációs kölcsönhatás befolyásolja (NASA/CXC/SAO/A. Vikhlinin; ROSAT, DSS, NSF/NRAO/VLA/IUCAA/J.Bagchi)

A fenti ábrán a röntgen hullámhosszakat jelző sárgás terület egy balra keskenyedő kúp alakot mutat. Ennek oka, hogy itt a galaxishalmaz belső területére "zuhan" be néhány csillagváros, és az ütközés során a galaxisközi anyag felforrósodik és sugározni kezd. A kölcsönhatás egy hatalmas lökéshullám-frontot is létrehozott, amely balra szakadozott, kékes ívként azonosítható a rádiómérések alapján.

Az ilyen nagy galaxishalmazok, mint az Abell 3376 növekedését a Világegyetem tágulási sebessége mellett az is erősen befolyásolja, hogy a gravitáció miként hat nagy távolságokon. A galaxishalmazok növekedési ütemét elemezve pedig közelebb kerülhetünk annak megállapításához, hogy Einstein általános relativitáselmélete szerint hat-e a gravitáció, vagy esetleg valamelyik alternatív modell közelíti jobban a megfigyeléséket.

 

Animáció a galaxishalmazok tagjainak mozgásáról, és azok hierarchikus növekedéséről, összeolvadásáról (NASA/CXC/SAO/A. Vikhlinin; ROSAT, DSS, NSF/NRAO/VLA/IUCAA/J.Bagchi)

 

Egy másik kutatócsoportban David Rapetti (KIPAC, Stanford University) és kollégái szintén több műszertől származó, de kissé eltérő adatok alapján elemezték a galaxishalmazok időbeli növekedését. A munka során több mint 200 ilyen hatalmas objektumot vizsgáltak. Ez a méréssorozat is igazolta, hogy Einstein elmélete írja le a legpontosabban napjainkban azt, milyen ütemben növekedtek a galaxishalmazok az elmúlt 5 milliárd évben, és miként befolyásolja a gravitáció az anyag mozgását.

A megfigyeléseket bemutató sajtóközlemény a Chandra-űrtávcső honlapján olvasható, ahol további képek és videók tekinthetők meg.