A. Einsteinas vėl buvo teisus. Jo bendroji reliatyvumo teorija tiksliai numato, kaip šviesa keliauja iš kai kurių tolimiausių visatos galaktikų telkinių.

Naujieji duomenys gauti tyrinėjant šimtų tūkstančių tolimų galaktikų skleidžiamą šviesą. Bendroji reliatyvumo teorija teigia, kad šios šviesos bangos ilgis šiek tiek pakis dėl galaktikos masės. Šis efektas vadinamas gravitaciniu raudonuoju nuokrypiu, rašo LiveScience.com.

Šį efektą išmatuoti labai sunku, nes tai pats mažiausias iš trijų raudonojo nuokrypio tipų. Nuokrypį taip pat sukelia galaktikų judėjimas ir visos visatos plėtimasis. Siekdami atskirti skirtingus raudonojo nuokrypio šaltinius, tyrėjai rėmėsi daugybe galaktikų iš   Sloano dangaus apžvalgos (angl. – Sloan Digital Sky Survey). Tai leido jiems atlikti statistinę analizę.

Išmatuotas raudonasis nuokrypis, kurį, kaip manoma, sukelia gravitacija, tiksliai sutapo su bendrosios reliatyvumo teorijos prognozėmis.

„Atlikome nepriklausomus telkinio masių matavimus, kad galėtume apskaičiuoti tikėtiną gravitacinį raudonąjį nuokrypį, remiantis bendrąja reliatyvumo teorija. Tai visiškai sutampa su šio efekto matavimais“, – teigė Kopenhagos universiteto astrofizikas Radoslawas Wojtakas.

Tyrimo rezultatai skelbiami naujausiame žurnalo „Nature“ numeryje.

Bendroji reliatyvumo teorija, kurią 1916 metais pasiūlė A. Einsteinas, aukštyn kojom apvertė fizikų laiko ir erdvės suvokimą. Ji abi šias savarankiškomis laikytas sąvokas apjungė į vieną. O masė, įrodė A. Einsteinas, veikia erdvėlaikį, jį iškraipydama.

Turint didelės masės objektą, pavyzdžiui, galaktikų telkinį, veikia stipri trauka, ir erdvėlaikis smarkiai iškraipomas, o dėl to laikas ima judėti greičiau. Šioje aplinkoje skleidžiama šviesa turės tam tikrą dažnį, kuris susijęs su aplinkos laiko skale (arba traukos stiprumu).

Kai ši šviesa patenka į naują aplinką, tarkime, į Žemėje esantį teleskopą, kur trauka yra palyginti silpnesnė ir laikas juda lėčiau, šviesos dažnis sumažėja. Sumažėjęs dažnis atitinka ilgesnes arba raudonesnės spalvos šviesos bangas. Tai ir yra gravitacinis raudonasis nuokrypis.

Fizikams prireikė 43 metų gravitacinio raudonojo nuokrypio įrodymams aptikti. Šis atradimas padarytas 1959 metais, kai tyrėjai išmatavo laboratorijoje Žemėje paskleistos gama spindulių šviesos gravitacinį raudonąjį nuokrypį.

„Tai buvo novatoriškas eksperimentas“, – teigia R. Wojtakas.

Kiti tyrimai patvirtino šio efekto egzistavimą Saulėje ir mažose netoliese esančiose žvaigždėse, vadinamose baltosiomis nykštukėmis. Tačiau iki šiol niekam nebuvo pavykę šio bendrojoje reliatyvumo teorijoje aprašomo dalyko įrodymų aptikti kosmoso mastu.

„Savo darbe pirmą kartą pristatome šį efektą tokiu mastu, kuris yra daugeliu laipsnių didesnis. Tai vienintelis bendrosios reliatyvumo teorijos efektas, kuris stebėtas ir patvirtintas čia, Žemėje, o jo mastas atitinka visatą. Turime ryšį tarp vietinio masto Žemėje ir galaktikų telkinių“, – kalbėjo R. Wojtakas.

Šie duomenys dar labiau sustiprina jau ir taip gerai įsitvirtinusią bendrąją reliatyvumo teoriją, sėkmingai numačiusią daugumą visatoje stebimų kosminių reiškinių.

Tačiau pastaraisiais metais pasiūlyta ir kitų teorijų, bandančių paaiškinti keistą atradimą, kad visatos masė yra daug didesnė nei ją sudarančios medžiagos, kurią galime matyti, ir kad visata, skatinama nežinomos jėgos, vis greičiau plečiasi.

Spręsdami šią problemą, bendrosios reliatyvumo teorijos rėmuose mokslininkai įvedė tamsiosios medžiagos ir tamsiosios energijos sąvokas. Tačiau kai kurie tyrėjai teigia, kad šie keisti išradimai nėra būtini, jei mes paprasčiausiai nežymiai patobulinsime pačią bendrąją reliatyvumo teoriją.

Viena tokių teorijų vadinama f(R) teorija. Šis modelis taip pat neprieštarauja R. Wojtako ir jo kolegų atliktiems naujiems matavimas. Tačiau kita alternatyvi teorija, vadinama Tenzorių-vektorių-skaliarų gravitacija (angl. Tensor-vector-scalar gravity (TeVeS)) naujojo atradimo neatitinka. Tad norint teoriją išsaugoti, fizikams teks ją šiek tiek pakeisti.

Tačiau surenkant vis daugiau duomenų apie tolimas galaktikas, tokie kosminiai matavimai turėtų tapti vis tikslesni, o fizikams tuomet galbūt pavyks atskirti besivaržančius modelius.

„Diskusijos apie gravitacijos savybes ir toliau tęsis, tačiau R. Wojtako ir jo kolegų novatoriškas darbas leidžia pažvelgti į naujų kosmologinių testų potencialą, kai ateityje bus prieinami duomenys apie milijonų galaktikų raudonuosius nuokrypius, iš kurių galima gauti gravitacinį raudonąjį nuokrypį“, – komentuodamas tyrimą žurnale „Nature“ rašė fizikas Gary Wegneris iš Dartmoutho koledžo Naujajame Hampšyre.