画像クレジット：NRAO
約1世紀にわたってアインシュタインによって理論化された物理学者は、重力が光の速度で動くという理論を支持する証拠を発見しました。クエーサーのイメージがどのように曲げられたかの変化は、この重力の速度を説明しました。
珍しい宇宙の配置を利用して、科学者は重力の伝播速度の最初の測定を行い、物理学の最後の測定されていない基本定数の1つに数値を与えました。
「ニュートンは重力の力は瞬間的だと思っていました。アインシュタインはそれが光の速度で動くと想定しましたが、今まで誰もそれを測定していませんでした」とミズーリ大学コロンビアの物理学者であるセルゲイ・コペイキンは言いました。
バージニア州シャーロッツビルにある国立電波天文台（NRAO）の天文学者であるエドフォマロント氏は、「重力の伝搬速度は20％の精度で光速に等しいと判断しました」と述べました。科学者たちはその発見をワシントン州シアトルで開催されたアメリカ天文学会の会議に発表しました。
ランドマーク測定は、素粒子物理学をアインシュタインの一般相対性理論および電磁理論と組み合わせようとする統一場理論に取り組んでいる物理学者にとって重要です。
「私たちの測定では、超弦理論やブレーン理論など、追加の次元を提案する理論にいくつかの強い制限を課しています」とコペイキン氏は語った。 「重力の速度を知ることは、これらの余分な次元の存在とコンパクトさの重要なテストを提供することができます」と彼は付け加えました。
スーパーストリング理論は、自然の基本的な粒子は点状ではなく、非常に小さいループまたはストリングであり、その特性はさまざまな振動モードによって決定されることを提案しています。ブレーン（膜から派生した単語）は多次元表面であり、現在の物理理論の中には、5次元に埋め込まれた時空ブレーンを提案しているものがあります。
科学者は、全米規模の電波望遠鏡システムであるNational Science Foundationの超長基線アレイ（VLBA）と、ドイツのエフェルスベルクにある100メートルの電波望遠鏡を使用して、惑星木星がほぼ通過したときに非常に正確な観測を行いました2002年9月8日の明るいクエーサーの前。
観測では、木星の重力効果によってバックグラウンドクエーサーからの電波のごくわずかな「曲がり」が記録されました。曲がった結果、クエーサーの空の見かけ上の位置が少し変化しました。
「木星は太陽の周りを移動しているため、曲がりの正確な量は、木星から重力が伝播する速度にわずかに依存します」とコペイキン氏は語った。
科学者によると、太陽系で最大の惑星である木星は、10年に1回程度、適切に明るいクエーサーからの電波の経路まで十分近くを通過するだけです。
10年に一度の天体の配置は、重力速度の測定を可能にする一連のイベントの最後でした。その他には、1996年の2人の科学者の偶然の出会い、理論物理学の突破、および非常に正確な測定を可能にする特殊な技術の開発が含まれていました。
「重力速度を測定する唯一の方法は重力波を検出することであると想定していたため、これまで誰も重力速度を測定しようとしたことはありませんでした」とKopeikin氏は振り返ります。しかし、1999年、コペイキンはアインシュタインの理論を拡張して、光と電波に対する移動体の重力効果を含めました。影響は重力の速度に依存していました。彼は、木星が星や電波源のほぼ前を移動した場合、彼の理論をテストできることに気づきました。
コペイキンは今後30年間にわたって木星の予測軌道を調査し、巨大惑星が2002年にクエーサーJ0842 + 1835の前を十分に通過することを発見しました。しかし、彼は空に起因するクエーサーの見かけの位置への影響が重力速度が非常に小さいため、それを測定できる唯一の観測手法は、VLBAに組み込まれた手法である超長基線干渉法（VLBI）だけでした。その後、コペイキンは、VLBIの第一人者であり、経験豊富なVLBAオブザーバーであるFomalontに連絡を取りました。
「自然の基本的な定数を最初に測定できる実験の重要性にすぐに気付きました」とFomalont氏は語った。 「これをベストショットにする必要があると判断しました」と彼は付け加えました。
必要なレベルの精度を得るために、2人の科学者は彼らの観察にエフェルスバーグ望遠鏡を追加しました。 2つの無線望遠鏡のアンテナ間の間隔が広いほど、解像力、または細部を見る能力が大きくなり、達成可能です。 VLBAには、ハワイ、米国本土、およびカリブ海のセントクロアにあるアンテナが含まれています。大西洋の反対側にあるアンテナがさらに分解能を高めました。
「私たちは誰よりも約3倍高い精度で測定を行わなければなりませんでしたが、原則としてそれが可能であることを知っていました」とFomalont氏は語った。科学者たちは、「ドライラン」で技術をテストして改良し、次に木星がクエーサーの前を通過するのを待ちました。
待機にはかなりの爪噛みが含まれていました。機器の故障、悪天候、または木星自体の電磁嵐が観測を妨害した可能性があります。しかし、運が悪かったため、8ギガヘルツの無線周波数での科学者の観測により、測定を行うのに十分なデータが得られました。彼らは、250マイル離れたところから見た人間の髪の毛の幅に等しい精度を達成しました。
「私たちの主な目標は、重力の無限の速度を排除することでした。重力の速度はおそらく光の速度に等しいことがわかったので、光の2倍を超える重力の速度は確実に除外できます」とFomalont氏は述べています。
コペイキン氏によると、ほとんどの科学者は重力の速度が光の速度と一致していると安心するだろう。 「この実験は一般相対性理論の基礎に新たな光を投げかけ、VLBIの非常に高い精度のために現在可能である重力の多くの研究と観察の最初のものを表すと思います。この興味深い宇宙の力と、自然界の他の力との関係について学ぶべきことはたくさんあります」とコペイキンは言った。
木星が基本的な物理定数の測定値を生成する役割を果たすのはこれが初めてではありません。 1675年、パリ天文台で働いていたデンマークの天文学者であるオラフレーマーは、木星の衛星の1つを日食で観測することにより、最初のかなり正確な光速を決定しました。
元のソース：NRAOニュースリリース
