في 30 يونيو 1905 ، بدأ ألبرت أينشتاين ثورة بنشر نظرية النسبية الخاصة. ذكرت هذه النظرية ، من بين أمور أخرى ، أن سرعة الضوء في الفراغ هي نفسها لجميع المراقبين ، بغض النظر عن المصدر. في عام 1915 ، تابع هذا مع نشر نظريته عن النسبية العامة ، التي أكدت أن الجاذبية لها تأثير تشوه على الزمكان. لأكثر من قرن من الزمان ، كانت هذه النظريات أداة أساسية في الفيزياء الفلكية ، تشرح سلوك الكون على نطاق واسع.
ومع ذلك ، منذ التسعينيات ، كان الفلكيون على دراية بحقيقة أن الكون يتوسع بمعدل متسارع. في محاولة لشرح الميكانيكا الكامنة وراء ذلك ، تراوحت الاقتراحات من الوجود المحتمل للطاقة غير المرئية (أي الطاقة المظلمة) إلى احتمال أن معادلات أينشتاين الميدانية للنسبية العامة قد تنهار. ولكن بفضل العمل الأخير لفريق بحث دولي ، من المعروف الآن أن أينشتاين كان على حق طوال الوقت.
باستخدام جهاز الألياف متعدد الأطياف (FMOS) على تلسكوب سوبارو ، قام الفريق - الذي قاده باحثون من المعهد الياباني للفيزياء والرياضيات في الكون (Kavli IMPU) وجامعة طوكيو - بإنشاء أعمق 3-D خريطة الكون حتى الآن. في النهاية ، تحتوي هذه الخريطة على حوالي 3000 مجرة وتشتمل على مساحة تبلغ 13 مليار سنة ضوئية.
لاختبار نظرية أينشتاين ، استخدم الفريق - الذي كان يقوده الدكتور تيبي أوكومورا ، باحث مشروع Kavli IPMU - المعلومات التي حصل عليها مشروع FastSound على مدى السنوات القليلة الماضية. كجزء من جهودهم للتحقق من أصول التسارع الكوني ، يعتمد هذا المشروع على البيانات التي جمعها تلسكوب سوبارو لإنشاء مسح يراقب الانزياح الأحمر للمجرات.
من خلال ما تمت ملاحظته على مدار 40 ليلة (بين 2012 و 2014) ، تمكن مسح FastSound من تحديد سرعات وتجميع أكثر من 3000 مجرة بعيدة. من خلال قياس تشوهات الفضاء الحمراء ليروا مدى سرعة تحركهم ، تمكن أوكومورا وفريقه من تتبع توسع هذه المجرات إلى مسافة 13 مليار سنة ضوئية.
كان هذا إنجازًا تاريخيًا ، حيث نرى كيف أن النماذج ثلاثية الأبعاد السابقة للكون لم تتمكن من الوصول إلى ما يتجاوز 10 مليار سنة ضوئية. ولكن بفضل FMOS على تلسكوب سوبارو ، الذي يمكنه تحليل المجرات على بعد 12.4 إلى 14.7 مليار سنة ضوئية ، تمكن الفريق من كسر هذا الرقم القياسي. ثم قارنوا النتائج بنوع التوسع الذي تنبأت به نظرية آينشتاين ، وخاصة إدراج ثابته الكوني.
قدم آينشتاين في الأصل عام 1917 كإضافة إلى نظريته عن النسبية العامة ، وكان الثابت الكوني هو في الأساس طريقة لثقل الجاذبية وتحقيق الكون الساكن. وبينما تخلى أينشتاين عن هذه النظرية عندما اكتشف إدوين هابل أن الكون يتوسع ، أصبح منذ ذلك الحين جزءًا مقبولًا من النموذج القياسي لعلم الكونيات الحديث (المعروف باسم نموذج لامدا- CDM).
ما وجده فريق البحث هو أنه حتى على مسافة 13 مليار سنة ضوئية من الكون ، فإن قواعد النسبية العامة لا تزال صالحة. قال الدكتور أوكومورا "لقد اختبرنا نظرية النسبية العامة أكثر من أي شخص آخر على الإطلاق". "إنه لشرف لي أن أتمكن من نشر نتائجنا بعد 100 عام من اقتراح أينشتاين نظريته."
لقد ساعدت هذه النتائج في حل شيء كان الفلكيون يحيرونه على مدى عقود ، وهو ما إذا كان ثابت آينشتاين الكوني أو لا يمكن أن يكون متسقًا مع الكون الآخذ في الاتساع. وبينما أكدت تجارب مختلفة أن النسبية العامة تطابق بيانات الرصد ، إلا أنها كانت محدودة نوعًا ما في الماضي.
على سبيل المثال ، كانت تجربة باوند ريبكا ، التي جرت في عام 1960 ، أول تأكيد لنظرية آينشتاين. ومع ذلك ، كانت هذه التجربة ، والعديد من التي تلت ذلك في العقود التالية ، إما غير مباشرة أو محصورة في النظام الشمسي. أكدت تجربة عام 2010 التي أجراها باحثون من جامعة برينستون النسبية العامة على مسافة 7 مليار سنة ضوئية.
ولكن مع هذه التجربة ، تم تأكيد النسبية العامة على مسافة 13 مليار سنة ضوئية ، وهو ما يمثل الغالبية العظمى من الكون التي يمكننا رؤيتها (وهي 13.8 مليار سنة ضوئية). يبدو أنه حتى بعد مرور قرن من الزمان ، لا تزال نظريات أينشتاين صامدة. وبالنظر إلى أنه ادعى ذات مرة أن الثابت الكوني كان "أكبر خطأ" في حياته العلمية!
