ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein อธิบายแรงโน้มถ่วงในแง่ของรูปทรงเรขาคณิตของอวกาศและเวลา แต่การวัดความโค้งของอวกาศนี้เป็นเรื่องยาก อย่างไรก็ตามตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุทั่วทั้งทวีปเพื่อทำการตรวจวัดความโค้งของอวกาศที่แม่นยำอย่างยิ่งซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ เทคนิคใหม่นี้สัญญาว่าจะมีส่วนร่วมอย่างมากในการศึกษาฟิสิกส์ควอนตัม
“ การวัดความโค้งของอวกาศที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงเป็นหนึ่งในวิธีที่อ่อนไหวที่สุดในการเรียนรู้ว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein เกี่ยวข้องกับฟิสิกส์ควอนตัมอย่างไร ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงเป็นน้ำหนึ่งใจเดียวกันกับทฤษฎีควอนตัมเป็นเป้าหมายสำคัญของฟิสิกส์ในศตวรรษที่ 21 และการวัดทางดาราศาสตร์เหล่านี้เป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสอง” Sergei Kopeikin จากมหาวิทยาลัยมิสซูรี่กล่าว
Kopeikin และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้ระบบกล้องโทรทรรศน์ไกล - เส้นพื้นฐาน (VLBA) ของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติเพื่อวัดการโค้งงอของแสงที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ให้อยู่ภายในส่วนเดียว 30,000 3,333 (แก้ไขโดย NRAO และอัปเดตที่นี่ในวันที่ 9/03/52 - ดูลิงก์นี้จัดทำโดยเน็ดไรท์แห่ง UCLA สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเบี่ยงเบนและความล่าช้าของแสง) ด้วยการสังเกตเพิ่มเติมนักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าเทคนิคความแม่นยำของพวกเขาสามารถทำให้การวัดที่แม่นยำที่สุดเท่าที่เคยมีมาในปรากฏการณ์นี้
อัลเบิร์ตไอน์สไตน์ทำนายการดัดของแสงดาวด้วยแรงโน้มถ่วงเมื่อเขาตีพิมพ์ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขาในปี 1916 ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงของวัตถุขนาดใหญ่เช่นดวงอาทิตย์ก่อให้เกิดความโค้งในพื้นที่ใกล้เคียง หรือคลื่นวิทยุที่ผ่านใกล้วัตถุ ปรากฏการณ์นี้ถูกพบครั้งแรกในช่วงสุริยุปราคาในปี 1919
แม้ว่าการวัดผลกระทบจำนวนมากได้เกิดขึ้นในช่วง 90 ปีที่ผ่านมา แต่ปัญหาของการรวมทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและทฤษฎีควอนตัมจำเป็นต้องมีการสังเกตที่แม่นยำมากขึ้น นักฟิสิกส์อธิบายความโค้งของอวกาศและการดัดงอของแสงโน้มถ่วงเป็นพารามิเตอร์ที่เรียกว่า "แกมม่า" ทฤษฎีของ Einstein ถือว่าแกมมาควรเท่ากับ 1.0 อย่างแน่นอน
“ แม้แต่ค่าที่แตกต่างจากส่วนหนึ่งส่วนในล้านจาก 1.0 จะมีผลกระทบที่สำคัญสำหรับเป้าหมายของการรวมทฤษฎีแรงโน้มถ่วงและทฤษฎีควอนตัมและดังนั้นในการทำนายปรากฏการณ์ในพื้นที่แรงโน้มถ่วงสูงใกล้หลุมดำ” Kopeikin กล่าว
เพื่อทำการตรวจวัดที่แม่นยำอย่างยิ่งนักวิทยาศาสตร์ได้หันมาใช้ VLBA ซึ่งเป็นระบบวิทยุกล้องโทรทรรศน์ทั่วทั้งทวีปตั้งแต่ฮาวายไปจนถึงหมู่เกาะเวอร์จิน VLBA มอบพลังในการทำการวัดตำแหน่งที่แม่นยำที่สุดในท้องฟ้าและภาพที่มีรายละเอียดมากที่สุดของเครื่องมือทางดาราศาสตร์ใด ๆ
นักวิจัยได้ทำการสำรวจเมื่อดวงอาทิตย์ผ่านหน้าสี่ควาซาร์ระยะไกล - กาแลคซีไกลโพ้นที่มีหลุมดำมวลมหาศาลที่แกนกลางของพวกมัน - ในเดือนตุลาคมปี 2005 แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในตำแหน่งควาซาร์ คลื่นที่มาจากวัตถุที่อยู่ไกลกว่า
ผลที่ได้คือค่าแกมม่าที่วัดได้เท่ากับ 0.9998 +/- 0.0003 ตามข้อตกลงที่ยอดเยี่ยมกับการทำนายของ Einstein ที่ 1.0
“ ด้วยการสำรวจเพิ่มเติมเช่นของเรานอกเหนือจากการตรวจวัดเสริมอย่างเช่นที่ทำด้วยยานอวกาศแคสสินีของนาซ่าเราสามารถปรับปรุงความแม่นยำของการวัดนี้ได้อย่างน้อยหนึ่งในสี่ของการวัดเพื่อให้การวัดที่ดีที่สุดเท่าที่เคยมีมา” ของหอดูดาววิทยุดาราศาสตร์แห่งชาติ (NRAO) “ เนื่องจากแกมมาเป็นพารามิเตอร์พื้นฐานของทฤษฎีแรงโน้มถ่วงการวัดโดยใช้วิธีการสังเกตที่แตกต่างจึงเป็นสิ่งสำคัญในการได้รับคุณค่าที่ชุมชนฟิสิกส์สนับสนุน” Fomalont กล่าวเสริม
Kopeikin และ Fomalont ทำงานร่วมกับ John Benson จาก NRAO และ Gabor Lanyi ของ Jet Propulsion Laboratory ของ NASA พวกเขารายงานสิ่งที่ค้นพบในวารสาร Astrophysical Journal ฉบับวันที่ 10 กรกฎาคม
ที่มา: NRAO
