Raumzeit: Einstein je ipak bio u pravu

Mjerenje gama zraka potvrđuje teoriju relativnosti

Preko tisuću pojedinačnih izvora gama zraka već se moglo prepoznati s svemirskim teleskopom Fermi Gamma-Ray. © NASA
čitati naglas

Svemirski teleskop Fermi gama-zrakom šalje znanstvene podatke na Zemlju već godinu dana. Već je otkriveno više od tisuću pojedinačnih izvora gama zraka. Sada znanstvenici iz "Prirode" izvještavaju o mjerenju koje pruža nove uvide u strukturu prostora i vremena.

Gravitacija je mnogo raspravljana interakcija u fizici koja se ne uklapa sasvim u ostale fizičke teorije. Albert Einstein je u svojoj Teoriji relativnosti objedinio prostor i vrijeme u jedinstvenu četverodimenzionalnu strukturu, prostor-vrijeme, čija gravitacija zakrivljenosti također posreduje između dviju masa.

Da bi se gravitacija uskladila s drugim temeljnim interakcijama, mnoge nove teorije pretpostavljaju da ovaj prostor-vrijeme može imati spužvastu strukturu u vrlo kratkim duljinama - oko 10 stopa do 35 metara. Kao posljedica, na primjer, visokoenergetske gama zrake kretale bi se malo sporije od svjetla niske energije. Međutim, to bi bilo u suprotnosti s Einsteinovom pretpostavkom da se svako elektromagnetsko zračenje - radio valovi, infracrveno svjetlo, vidljiva svjetlost, X-zrake i gama zrake - kreće kroz vakuum istom brzinom.

Svemirski teleskop Fermi gama-zraka pregledava cijelo nebo svaka tri sata, s razlučivosti i osjetljivošću bez premca u rasponu gama. © NASA

Einstein je potvrdio

Svemirski teleskop Fermi gama-zraka i drugi sateliti primijetili su kratko gamano pucanje 10. svibnja 2009., vjerojatno zbog sudara dviju neutronskih zvijezda. Događaj se dogodio u galaksiji udaljenoj 7, 3 milijarde svjetlosnih godina, ali Fermijevi satelitski mjerači uspjeli su zabilježiti brojne fotone gama zraka iz ove erupcije u 2, 1 sekundi. Dvojica od njih imali su izrazito različitu energiju, i razlikovali su se milion puta. Pa ipak, nakon svog sedam milijardi godina putovanja, dva fotona stigla su na Zemlju manje od sekunde.

"Ovo mjerenje opovrgava one teorije koje predviđaju linearnu ovisnost između energije i brzine svjetlosti", kaže Olaf Reimer s Instituta za astrofizičku i fiziku čestica na Sveučilištu u Innsbrucku, koji je dugi niz godina uključen u projekt Fermi. "S vjerojatnošću od 100 milijuna milijardi, dva fotona imala su istu brzinu, naglašava Reimer." Einsteinova teorija relativnosti ostaje netaknuta. "

Brojni uspjesi

Pomoću instrumenata na 4, 5-tonskom satelitu, u samo godinu dana mogli bi se postaviti brojni novi rekordi u gama astronomiji. U gore navedenom prasku gama zraka materija se izbacila brzinom od 99, 99995 posto od brzine svjetlosti, što je najbrže gibanje zabilježeno do sada. Gama zračenje s najvišom ikad promatranom energijom - 33, 4 milijarde elektrona volta ili 13 milijardi energije vidljive svjetlosti - izmjereno je u rujnu u drugoj epidemiji. Drugi je događaj proizveo najviše izmjerenu ukupnu energiju ikad: 9000 puta tipičnu supernovu.

"Svemirski teleskop Fermi Gamma-Ray djeluje više od godinu dana", prepričava Reimer. Svakih tri sata traži čitavo nebo razlučivosti i osjetljivosti nenadmašne u ovom rasponu valnih duljina. Dobivamo uvijek detaljnu sliku svemira. Već smo otkrili preko tisuću izvora gama zraka, što je pet puta više nego što smo prethodno znali “, rekao je istraživač.

(Sveučilište u Innsbrucku, 30.10.2009. - DLO)