Nr 43 2018

​ Selfie från hög höjd.

Hubble ST och ESO:s VLT överens:

Einstein håller!

Astronomer har utsatt Einsteins allmänna relativitetsteori för sitt strängaste prov hittills utanför Vintergatan med hjälp av instrumentet MUSE på ESO:s jätteteleskop VLT i Chile och NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble.

Detta berättar ett pressmess från ESO.

Den närliggande galaxen ESO 325-G004 fick agera som en gravitationslins som förvränger ljus från en mer avlägsen galax som ligger bakom den. Detta skapar en så kallad Einsteinring runt galaxen. Genom att jämföra galaxens massa med hur rymden kröks kring den kunde astronomerna konstatera att gravitationen fungerar som väntat enligt den allmänna relativitetsteorin också i astronomisk skala. Detta utesluter några alternativa teorier om tyngdkraftens beskaffenhet.

Den här bilden av den närliggande galaxen ESO 325-G004 har skapats med bilder tagna av NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble och instrumentet MUSE på VLT. I den insprängda bilden syns MUSE:s karta över stjärnornas hastigheter i galaxen. Tack vare kunskap om stjärnornas rörelserna kunde astronomerna uppskatta massan i galaxen ESO 325-G004. I den lilla bilden syns Einsteinringen som bildas när ljus från en avlägsen galax böjs av tack vare galaxens stora massa. Ringen blir synligt förs när man subtraherar bort ljuset från linsgalaxens stjärnor. Bildkälla: ESO, ESA/Hubble, NASA

Forskarlaget, med astronomen Thomas Collett vid University of Portsmouth, Storbritannien, i spetsen räknade först ut massan för den elliptiska galaxen ESO 325-G004. Det gjorde de genom att mäta upp hur dess stjärnor rör sig med hjälp av instrumentet MUSE på ESO:s VLT.

– Vi använde mätningar från Very Large Telescope i Chile för att uppskatta hur snabbt stjärnorna rörde sig i ESO 325-G004. Då kunde vi härleda hur mycket massa som måste finnas i galaxen för att hålla stjärnorna kvar i sina banor, förklarar Thomas Collett.

Men teamet kunde även mäta upp ytterligare en egenskap hos tyngdkraften. Med hjälp av NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble observerade de en Einsteinring, resultatet av att galaxen förvrängt ljuset från en avlägsen galax som ligger bortom ESO 325-G004. Genom att studera ringen kunde astronomerna mäta upp hur ljuset, och därmed även rumtiden, rubbas på grund den stora massan i galaxen ESO 325-G004.

I den här bilden ser vi hur ljus från en avlägsen galax böjs av gravitationen från en galax som ligger i förgrunden, mycket närmare oss, och fungerar som en lins. Den förvränger och förstärker bilden av den avlägsna galaxen och gör att den får formen av en ring av ljus, något som också kallas Einsteinringar. Analysen av dessa förvrängninar har visat att vissa avlägsna galaxer där stjärnor bildas i mycket snabb takt, lyser lika starkt som 40 miljoner miljoner solar, och att deras ljusstyrka har förstärkts tack vara gravitationslinserna upp till 22 gånger. Bildkälla:
ALMA (ESO/NRAO/NAOJ), L. Calçada (ESO), Y. Hezaveh et al.

Enligt Einsteins allmänna relativitetsteori deformerar föremål i rumtiden omkring dem, och därmed böjs också ljus av när det passerar. Detta ger upphov till fenomenet gravitationslinsning. Effekten går bara att mäta för mycket tunga objekt. Forskare känner till ett par hundra starka gravitationslinser, men de flesta ligger för långt bort för att man ska kunna med precision uppskatta deras massa. Galaxen ESO 325-G004 är dock en av de linser som ligger närmast oss, bara 450 miljoner ljusår från jorden.

Collett berättar vidare.

– Tack vare MUSE vet vi massan i förgrundsgalaxen. Vi mätte dessutom upp mängden gravitationslinsning som vi ser med hjälp av Hubble. Sedan jämförde vi dessa två sätt att mäta upp gravitationens styrka – och resultatet var precis det som förutspåddes av den allmänna relativitetsteorin, med felmarginal på bara nio procent. Detta är det mest precisa testet av den allmänna relativitetsteorin hittills utanför Vintergatan. Och allt detta med en enda galax!

År 1998 upptäckte forskare att universum idag utvidgas snabbare än det gjort tidigare. Denna överraskande upptäckt kan inte förklaras om inte universum till största del består av något exotiskt som kallas mörk energi. Den här tolkningen vilar dock på antagandet att den allmänna relativitetsteorin är korrekt också när det gäller mycket stora avstånd i universum. Den allmänna relativitetsteorin har testats med utsökt noggrannhet inom vårt solsystem, och man studerar detaljerat rörelsen hos stjärnorna i Vintergatans mitt. Tidigare har inga mer storskaliga tester gjorts. För att kunna pröva dagens bästa modeller för vårt universum och dess innehåll är det viktigt att också pröva hur tyngdkraften fungerar över långa avstånd i rymden.

I den här infografiken jämförs de två metoderna som använts för att uppskatta galaxen ESO 325-G004:s massa. Den första metoden utnyttjar jätteteleskopet VLT (Very Large Telescope) för att mäta upp hastigheterna hos stjärnorna i galaxen. I den andra metoden användes Hubbleteleskopet för att observera en den Einsteinring som skapas när ljuset från en bakgrundsgalax böjs av och förvrängs av ESO 325-G004. Genom att kombinera dessa två sätt att mäta upp gravitationen i ESO 325-G004 kunde forskare fastställa att Einsteins allmänna relativitetsteori fungerar också över långa avstånd i universum, något som tidigare inte har testats. Bildkälla:
 ESO, ESA/Hubble, NASA

Dessa fynd kan ha viktiga konsekvenser för alternativa gravitationsmodeller för allmän relativitetsteori. Dessa alternativa teorier förutspår att effekterna av tyngdkraften på kurvaturen hos rymdtiden följer en skala. Detta innebär att gravitationen fungerar olika över astronomiska längdskalor jämfört med hur det fungerar på mindre skala i vårt solsystem. Collett och hans forskarlag har upptäckt att det här sannolikt inte är sant, bortsett från om dessa förändringar uppstår på längdskalor mindre än 6000 ljusår.

Bob Nichol är en av medlemmarna i forskarlaget från University of Portsmouth.

– Universum är en makalös plats som tillhandahåller sådana linser som vi kan använda som våra laboratorier. Det är så tillfredsställande att använda världens bästa teleskop för att utmana Einstein, och sedan upptäcka hur korrekt hans teorier var, tillägger han.

Chalmers hemmabygge på plats

Den av Chalmersforskarna/teknikerna framtagna "tratten" till SKA-instrumenteringen, är nu på plats för viktiga test, berättar ett fylligt pressmess från Sveriges vackra framsida.

I sydafrikanska Karoo-öknen finns de 64 paraboler som tillsammans utgör teleskopet MeerKAT och som snart blir en del av världens största radioteleskop SKA. På en av antennerna testas den svenskbyggda mottagaren. Bildkälla: SARAO

Robert Cumming tipsar även om denna sajt, där vi kan se hur tratten skaktestas på Bofors i Karlskoga.

Trevlig midsommar önskas

Eftersom vi redan har högsommaren bakom oss, ser vi från och med nu fram mot en allt mörkare stjärnhimmel och ett återupptagande av variabelmätningar. Nu kommer den vår som de svage kallar höst…