آزمایش نظریه نسبیت عام انیشتین از سایه ها و برخورد سیاه چاله ها

نسبیت عام ، نظریه جاذبه انیشتین ، بهترین حالت را دارد – در نزدیکی افق رویداد سیاهچاله . این رژیم از طریق مشاهدات سایه سیاهچاله های بزرگ و امواج گرانشی قابل دسترسی است – موج در پارچه جهان ما از برخورد سیاه چاله های جرم ستاره ای. برای اولین بار ، دانشمندان مرکز تعالی ARC برای کشف موج گرانشی (OzGrav) ، تلسکوپ افق رویداد (EHT) و همکاری علمی LIGO ، یک رویکرد سازگار برای کاوش انحراف از نظریه نسبیت عام انیشتین را در این دو ترسیم کرده اند. مشاهدات مختلف این تحقیق که در Physical Review D منتشر شده است، تأیید می کند که نظریه انیشتین مشاهدات فعلی سیاهچاله ها ، از کوچکترین تا بزرگترین را با دقت توصیف می کند.
 
یکی از پیش بینی های شاخص نسبیت عام وجود سیاهچاله ها است. این تئوری توصیف خاصی از تأثیر سیاهچاله بر پارچه فضا-زمان را ارائه می دهد: یک شبکه چهار بعدی که نحوه حرکت اشیا through در فضا و زمان را رمزگذاری می کند. این پیش بینی که به عنوان معیار کر شناخته می شود ، می تواند مربوط به خم شدن نور در اطراف سیاهچاله ، یا حرکت مداری سیاهچاله های باینری باشد. در این مطالعه ، انحراف از معیار کر با ویژگی های این مشاهدات سیاهچاله مرتبط شد. 
 
در سال 2019 ، تلسکوپ Event Horizon تصاویر سایه ای از سیاهچاله در مرکز کهکشان M87 ، با جرمی چندین میلیارد برابر خورشید ما تولید کرد. اندازه زاویه ای سایه مربوط به جرم سیاهچاله ، فاصله آن از زمین و انحرافات احتمالی از پیش بینی نسبیت عام است. این انحرافات را می توان از داده های علمی ، از جمله اندازه گیری های قبلی جرم و فاصله سیاهچاله ، محاسبه کرد.

در همین حال ، از سال 2015 رصدخانه های موج گرانشی LIGO و Virgo امواج گرانشی ناشی از ادغام سیاهچاله های جرم ستاره ای را تشخیص می دهند. دانشمندان می توانند با اندازه گیری امواج گرانشی از سیاهچاله های درگیر ، ماهیت مرموز و معیارهای سیاهچاله ها را کشف کنند. این مطالعه بر روی انحراف از نسبیت عام متمرکز بود که قبل از برخورد و ادغام دو سیاهچاله با تغییرات جزئی در گام و شدت امواج گرانشی به نظر می رسد.
 
با ترکیب اندازه گیری سایه سیاهچاله بزرگ در M87 و امواج گرانشی حاصل از چند کشف سیاهچاله دودویی ، موسوم به GW170608 و GW190924 ، محققان هیچ مدرکی برای انحراف از نسبیت عمومی پیدا نکردند. همکار نویسنده تحقیق و دستیار تحقیق OzGrav ایتان پین (دانشگاه ملی استرالیا ) توضیح داد که این دو اندازه گیری محدودیت های مشابه و یکسانی را ارائه می دهد. پین گفت: “اندازه های مختلف سیاه چاله ها ممکن است به شکستن رفتار مکمل دیده شده در اینجا بین مشاهدات EHT و LIGO / Virgo کمک کنند.” “این مطالعه زمینه را برای اندازه گیری های بعدی انحراف از معیار کر فراهم می کند.”