Nova pesquisa Radical está tentando caracterizar as propriedades de uma quinta força que rompe as previsões da relatividade geral faz fora de nossa própria galáxia, na cósmica de comprimento escalas.Universidade de Pennsylvania astrofísico Bhuvnesh Jain, diz que a natureza da gravidade é a questão de uma vida. Como os cientistas têm sido capazes de ver mais longe e mais fundo no universo, as leis da gravidade foram revelados para estar sob a influência de uma força inexplicável.
Ao analisar de forma inovadora uma classe bem estudado de estrelas em galáxias próximas, Jain e seus colegas - Vinu Vikram, Anna Cabre e José Clampitt na Universidade da Pensilvânia e Jeremy Sakstein da Universidade de Cambridge - produziram novas descobertas que reduzir as possibilidades de que este força poderia ser. Seus resultados, publicados na Arxiv (veja abaixo), são uma demonstração da teoria da gravitação de Einstein.
Tendo sobrevivido a um século de testes no sistema solar, que passou este novo teste em galáxias além da nossa própria como well.In 1998, astrofísicos fez uma observação que virou gravidade em sua orelha: a taxa de expansão do universo está se acelerando. Se a gravidade atua da mesma em todos os lugares, estrelas e galáxias impulsionado para fora do Big Bang deve continuamente desacelerar, como objetos jogados de uma explosão que aqui na Terra.
Esta observação utilizado supernovas distantes para mostrar que a expansão do Universo estava acelerando em vez de abrandar. Isso indica que algo estava faltando compreensão dos físicos de como o universo responde à gravidade, que é descrita pela teoria de Einstein da relatividade geral.
Dois ramos de teorias surgiram, cada um tentando preencher suas lacunas de uma maneira diferente. Um ramo - energia escura - sugere que o vácuo do espaço tem uma energia associada a ele e que a energia faz com que a aceleração observada. As outras quedas sob a égide de "escalar tensor" teorias de gravidade, o que efetivamente postula uma quinta força (além de eletromagnetismo, gravidade e as forças nucleares fortes e fracas) que altera a gravidade em escalas grandes cosmologicamente.
"Estas duas possibilidades são tanto radical em sua própria maneira", disse Jain. "Um está dizendo que a relatividade geral está correta, mas nós temos essa estranha forma nova de energia. O outro está dizendo que não temos uma nova forma de energia, mas a gravidade não é descrito pela teoria da relatividade geral em todos os lugares. "
Jain pesquisa é focada na última possibilidade, ele está tentando caracterizar as propriedades desta quinta força que rompe as previsões da relatividade geral faz fora de nossa própria galáxia, em escalas de comprimento cósmicos.
Recente avanço Jain surgiu quando ele e seus colegas perceberam que poderiam usar as coleções de dados em uma propriedade especial de um tipo comum de estrela como um teste requintado da gravidade.
Os astrofísicos têm vindo a desenvolver testes de gravidade no cosmos por muitos anos, mas os testes convencionais exigem que os dados sobre milhões de galáxias. As observações futuras devem fornecer esses conjuntos de dados enormes nos dados vindos. Mas Jain e seus colegas foram capazes de ignorar a abordagem convencional.
"Nós fomos capazes de realizar um teste poderoso usando apenas 25 galáxias próximas que é mais de cem vezes mais rigoroso do que o padrão testes cosmológicos," galáxias Jain said.The próximas são importantes porque contêm estrelas chamadas Cefeidas que são brilhantes o suficiente para ser visto individualmente.Além disso, Cefeidas têm sido usados por décadas como uma espécie de critério interestelar, porque o seu brilho oscila de uma forma precisa e previsível.
"Você pode medir o brilho de uma lâmpada a alguma distância e saber que, se você movê-lo duas vezes mais longe, será quatro vezes mais fraco. Assim, você pode dizer só de a diferença em seu brilho observado quanto mais você se mudou isso ", disse Jain. "Mas você precisa saber como intrinsecamente brilhante a lâmpada é o primeiro a determinar a sua distância real entre nós."
Cefeidas têm uma característica única que permite que os astrofísicos para obter essa informação crucial: sua luminosidade oscila ao longo de dias e semanas. A relação conhecida entre a taxa de uma cepheid de oscilação e brilho intrínseco que serve como linha de base para o cálculo da distância a partir da Terra, que por sua vez serve como uma linha de base para o cálculo da distância de outros objectos celestes.
A observação universo em aceleração, por exemplo, invocada para Cefeidas dados de escala "Agora que entendemos um pouco mais sobre o que faz com que o pulsar cefeidas -. Um equilíbrio de gravidade e pressão - nós podemos usá-los para aprender sobre a gravidade, não apenas a distância ", disse Jain. "Se a quinta força aumenta a gravidade até um pouco, ele vai fazê-los pulsar mais rápido."
Por causa de sua utilidade, já havia mais de uma década de dados sobre as Cefeidas com base no Telescópio Espacial Hubble e outros grandes telescópios no Chile e no Havaí. Usando esses dados, Jain e seus colegas compararam cerca de mil estrelas em 25 galáxias. Isto permitiu-lhes fazer comparações entre as galáxias que são teoricamente "blindado" ou protegidos dos efeitos da força hipotética quinta e aqueles que não são.Galáxias maiores e aqueles que pertencem a aglomerados de galáxias são selecionados, enquanto menores, galáxias isoladas não são.
"Se formos comparar galáxias que não permitem essa força extra, como nossa própria galáxia, com os outros que fazem, então devemos ver uma diferença na maneira como as cefeidas essas galáxias se comportem", disse Jain. "Porque esta nova força aumentaria a velocidade de suas oscilações e porque podemos usar a taxa de suas oscilações para a distância medida a partir de nós, a medida que começa a partir de Cefeidas em galáxias blindagem deve ser menor do que medidas de distância feitos com técnicas diferentes."
Jain e seus colegas afinal não ver variação entre sua amostra de controlo de galáxias teladas e sua amostra de os não testados. Sua linha de resultados até mesmo com a previsão da relatividade geral de Einstein. Isto significa que o intervalo de potencial e intensidade da força quinto é severamente restringida.
"Nós encontramos a consistência com a teoria da gravidade de Einstein e nós estreitar drasticamente o espaço disponível para essas outras teorias. Muitas dessas teorias são agora governados pelos dados ", Jain said.With melhor os dados sobre galáxias próximas nos próximos anos, Jain espera que toda uma classe de teorias gravitacionais poderia ser essencialmente eliminadas. Mas ainda há a possibilidade emocionante que melhores dados podem revelar pequenos desvios da gravidade de Einstein, uma das teorias científicas mais famosas de todos os tempos.
A imagem no topo da página mostra o mais distante aglomerado de raios-X de galáxias ainda encontrados por astrônomos usando Chandra X-ray Observatory. Aproximadamente 10 bilhões de anos-luz da Terra, o cluster 3C294 é de 40 por cento mais do que o aglomerado de galáxias mais distante vem de raios-X previamente conhecido. A existência de tal aglomerado de galáxias distante é importante para entender como o Universo evoluiu.
Para mais informações: http://arxiv.org/abs/1204.6044
O Galaxy diário via Pennsylvania State University
Nenhum comentário:
Postar um comentário