La 30 iunie 1905, Albert Einstein a început o revoluție odată cu publicarea teoriei relativității speciale. Această teorie, printre altele, afirma că viteza luminii într-un vid este aceeași pentru toți observatorii, indiferent de sursă. În 1915, el a urmat acest lucru odată cu publicarea teoriei sale despre Relativitatea generală, care a afirmat că gravitația are un efect deformant asupra spațiului-timp. De peste un secol, aceste teorii au fost un instrument esențial în astrofizică, explicând comportamentul Universului pe scară largă.
Cu toate acestea, încă din anii 90, astronomii au fost conștienți de faptul că Universul se extinde într-un ritm accelerat. În efortul de a explica mecanica din spatele acestui lucru, sugestiile au variat de la existența posibilă a unei energii invizibile (adică Energia Întunecată) până la posibilitatea ca ecuațiile de teren ale lui Einstein ale Relativității Generale să poată fi defalcate. Dar, datorită muncii recente a unei echipe internaționale de cercetare, se știe acum că Einstein a avut-o în regulă.
Folosind spectrofograma multifuncțională de fibre (FMOS) de pe Telescopul Subaru, echipa - care a fost condusă de cercetători de la Institutul japonez pentru fizică și matematică a universului (Kavli IMPU) și Universitatea din Tokyo - a creat cel mai profund 3-D harta Universului până în prezent. Conform spuselor, această hartă conține aproximativ 3.000 de galaxii și cuprinde un volum de spațiu de 13 miliarde de ani-lumină.
Pentru a testa teoria lui Einstein, echipa - care a fost condusă de Dr. Teppei Okumura, cercetător de proiecte Kavli IPMU - a folosit informațiile obținute de proiectul FastSound în ultimii ani. Ca parte a efortului lor de a stabili originile accelerării cosmice, acest proiect se bazează pe datele colectate de telescopul Subaru pentru a crea un sondaj care monitorizează redshift-ul galaxiilor.
Din cele observate pe parcursul a 40 de nopți (între 2012 și 2014), FastSound Survey a putut determina viteza și aglomerarea a peste 3000 de galaxii îndepărtate. Măsurând distorsiunile spațiale redshift pentru a vedea cât de repede se mișcau, Okumura și echipa sa au putut urmări extinderea acestor galaxii la o distanță de 13 miliarde de ani-lumină.
Aceasta a fost o istorie istorică, văzând cum modelele 3-D anterioare ale Universului nu au putut să depășească 10 miliarde de ani-lumină. Dar, mulțumită FMOS-ului de pe Telescopul Subaru, care poate analiza galaxii între 12,4 și 14,7 miliarde de ani-lumină distanță, echipa a reușit să bată acest record. Au comparat apoi rezultatele cu tipul de expansiune prevăzut de teoria lui Einstein, în special includerea constantei sale cosmologice.
Introdusă inițial de Einstein în 1917 ca o completare a teoriei sale despre Relativitatea generală, constanta cosmologică a fost practic o modalitate de a reține gravitația și de a obține un Univers static. Și în timp ce Einstein a abandonat această teorie când Edwin Hubble a descoperit că Universul se extinde, de atunci a ajuns să fie o parte acceptată a modelului standard al cosmologiei moderne (cunoscut sub numele de modelul Lambda-CDM).
Ceea ce a descoperit echipa de cercetare a fost că, chiar și la o distanță de 13 miliarde de ani-lumină în Univers, regulile relativității generale sunt încă valabile. „Am testat teoria relativității generale mai departe decât oricine altcineva”, a spus dr. Okumura. „Este un privilegiu să putem publica rezultatele noastre la 100 de ani după ce Einstein și-a propus teoria.”
Aceste rezultate au ajutat la rezolvarea a ceea ce astronomii au încurcat de zeci de ani, ceea ce a fost dacă constanta cosmologică a lui Einstein s-ar putea dovedi a fi în concordanță cu un Univers în expansiune. Și, în timp ce diverse experimente au confirmat că Relativitatea generală s-a potrivit cu datele observaționale, acestea au fost oarecum limitate în trecut.
De exemplu, experimentul Pound-Rebka, care a avut loc în 1960, a fost prima confirmare a teoriei lui Einstein. Totuși, acest experiment, și numeroasele care au urmat în deceniile următoare, au fost fie indirecte, fie limitate la Sistemul Solar. Un experiment din 2010 realizat de cercetători de la Universitatea Princeton a confirmat Relativitatea generală la o distanță de 7 miliarde de ani-lumină.
Dar cu acest experiment, Relativitatea generală a fost confirmată la o distanță de 13 miliarde de ani-lumină, ceea ce reprezintă marea majoritate a Universului pe care îl putem vedea (care este de 13,8 miliarde de ani-lumină). Se pare că chiar și un secol mai târziu, teoriile lui Einstein continuă să reziste. Și având în vedere că a susținut cândva că constanta cosmologică a fost „cea mai mare gafă” a carierei sale științifice!
