Először mérték meg a gravitáció sebességét

Einstein általános relativitáselmélete kiállta a legújabb, alapvető fontosságú tesztet: a gravitáció terjedésének sebessége a fény sebességével egyezik meg, s nem végtelen.

Az elméleti fizikában nem eldöntött kérdés, hogy a gravitáció terjedésének sebessége végtelen vagy véges. Einstein általános relativitáselmélete szerint a fénysebességgel egyezik meg, ám néhány modell szerint ennél nagyobb, illetve végtelen is lehet. A fizika alapkövei, az általános relativitáselmélet és a kvantummechanika egyesítési kísérletéhez alapvető lenne tudni, mekkora valójában ez a sebesség.

A mérésben szereplő kvazár rádióképe NRAO

Szergej Kopejkin (University of Missouri, Columbia) 1999-ben kidolgozta azt a modellt, amely leírja, hogyan torzítja el az elektromágneses hullámokat (konkrétan a rádiósugárzást és a látható fényt) egy mozgó test gravitációs tere. Ha ismerjük a test tömegét, akkor a torzulás mértékéből a modell jó becslést ad a gravitáció terjedésének sebességére.

2002. szeptember 8-án elérkezett a lehetőség, hogy a modellt kísérletileg ellenőrizzék. Ezen a napon a Naprendszer legnagyobb bolygója, a Jupiter elfedett egy igen távoli aktív galaxist (egy kvazárt), mivel a mi látóirányunkból nézve éppen elhaladt előtte.

A kvazárok igen heves elektromágneses sugárzást bocsátanak ki. Az áthaladás során a Jupiter gravitációs hatása eltorzította a kvazár sugárzását, ezáltal az égbolton látszó képének helyzetét is megváltoztatta.

Ha a gravitáció terjedésének sebessége végtelen lenne, akkor a modell szerint a kvazár képének egy szabályos kört kellett volna leírnia a Jupiter áthaladásakor. Ellenkező esetben, tehát ha egy véges sebességről van szó, akkor a körnek állandóan változó alakú ellipszissé kell torzulnia.

Kopejkin és kollégája, Edward Fomalont (US National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, USA) amerikai és németországi rádióteleszkópok hálózata segítségével követte a jelenséget.

Az adatokat összehasonlítva és elemezve kiderült: a kvazár képének torzulásából számítva a gravitáció terjedésének sebessége a fénysebességgel lehet azonos (egy 20%-os alsó és felső hibahatárral). Az eredmény alapján kizárható, hogy a gravitáció terjedésének sebessége végtelen.

"Mi lettünk az első emberek, akik megismerték a természet egyik alapvető állandóját, a gravitáció sebességét - mondták a kutatók az Amerikai Csillagászati Társaság most zajló éves konferenciáján. Természetesen további mérések szükségesek az eredmény megerősítéséhez.