Een internationaal team van astronomen heeft de meest nauwkeurige zwaartekrachttest buiten ons eigen zonnestelsel gedaan.

Door gegevens te combineren die zijn genomen met NASA's Hubble Space Telescope en de Very Large Telescope van de European Southern Observatory, hun resultaten laten zien dat de zwaartekracht in dit sterrenstelsel zich gedraagt ​​zoals voorspeld door de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein, bevestiging van de geldigheid van de theorie op galactische schalen.

In 1915 stelde Albert Einstein zijn algemene relativiteitstheorie (GR) voor om uit te leggen hoe zwaartekracht werkt. Sindsdien heeft GR een reeks uiterst nauwkeurige tests binnen het zonnestelsel doorstaan, maar er zijn geen nauwkeurige tests van GR op grote astronomische schalen geweest.

Het is al sinds 1929 bekend dat het heelal uitdijt, maar in 1998 toonden twee teams van astronomen aan dat het heelal nu sneller uitdijt dan in het verleden. Deze verrassende ontdekking - die in 2011 de Nobelprijs won - kan niet worden verklaard tenzij het heelal grotendeels is gemaakt van een exotische component die donkere energie wordt genoemd. Echter, deze interpretatie gaat ervan uit dat GR de juiste zwaartekrachttheorie is op kosmologische schalen. Het testen van de langeafstandseigenschappen van zwaartekracht is belangrijk om ons kosmologische model te valideren.

Een team van astronomen, onder leiding van Dr. Thomas Collett van het Instituut voor Kosmologie en Gravitatie aan de Universiteit van Portsmouth, gebruikte een nabijgelegen melkwegstelsel als zwaartekrachtlens om de zwaartekracht op astronomische lengteschalen nauwkeurig te testen.

Dr. Collett zei:"Algemene relativiteitstheorie voorspelt dat massieve objecten ruimte-tijd vervormen, dit betekent dat wanneer licht in de buurt van een ander sterrenstelsel komt, het pad van het licht wordt afgebogen. Als twee sterrenstelsels langs onze gezichtslijn zijn uitgelijnd, kan dit aanleiding geven tot een fenomeen, sterke zwaartekrachtlens genoemd, waar we meerdere afbeeldingen van het achtergrondstelsel zien. Als we de massa van het voorgrondstelsel kennen, dan vertelt de hoeveelheid scheiding tussen de meerdere afbeeldingen ons of de algemene relativiteitstheorie de juiste zwaartekrachttheorie is op galactische schalen."

Er zijn een paar honderd sterke zwaartekrachtlenzen bekend, maar de meeste zijn te ver verwijderd om hun massa precies te meten, dus ze kunnen niet worden gebruikt om GR nauwkeurig te testen. Echter, de Galaxy ESO325-G004 is een van de dichtstbijzijnde lenzen, op 500 miljoen lichtjaar van de aarde.

Dr. Collett vervolgt:"We gebruikten gegevens van de Very Large Telescope in Chili om te meten hoe snel de sterren in E325 bewogen - hieruit kunnen we afleiden hoeveel massa er in E325 moet zijn om deze sterren in een baan om de aarde te houden. We vergeleken dit vervolgens massa tot de sterke lens-beeldscheidingen die we met de Hubble-ruimtetelescoop hebben waargenomen en het resultaat was precies wat GR voorspelt met een nauwkeurigheid van 9 procent. Dit is de meest nauwkeurige extrasolaire test van GR tot nu toe, van slechts één melkwegstelsel."

"Het heelal is een geweldige plek die zulke lenzen biedt die we kunnen gebruiken als onze laboratoria, " voegt teamlid professor Bob Nichol toe, Directeur van het Instituut voor Kosmologie en Gravitatie. "Het geeft zoveel voldoening om de beste telescopen ter wereld te gebruiken om Einstein uit te dagen, alleen om erachter te komen hoe gelijk hij had."

Het onderzoek is vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap .