เมื่อภาพแรกของหลุมดำได้รับการปล่อยตัวในเดือนเมษายน 2562 มันเป็นการยืนยันที่ทรงพลังของทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของอัลเบิร์ตไอน์สไตน์หรือสัมพัทธภาพทั่วไป
ทฤษฎีนี้ไม่เพียง แต่อธิบายถึงวิธีการที่มีความแปรปรวนของอวกาศ แต่ยังทำนายการมีอยู่ของหลุมดำรวมถึงขนาดของเงาที่หล่อด้วยหลุมดำบนดิสก์ที่สดใสของวัสดุที่หมุนรอบวัตถุหนาแน่นบางส่วน ภาพที่เป็นสัญลักษณ์ของหลุมดำมวล supermassive ที่กึ่งกลางของ Galaxy M87ห่างออกไปประมาณ 55 ล้านปีแสงแสดงให้เห็นว่าเงาตรงกับการทำนายของสัมพัทธภาพทั่วไปอย่างใกล้ชิดของขนาดของมัน (SN: 4/10/19- กล่าวอีกนัยหนึ่งไอน์สไตน์พูดถูก - อีกครั้ง
ผลลัพธ์นั้นรายงานโดยการทำงานร่วมกันของกล้องโทรทรรศน์ Horizon Events ตอบคำถามหนึ่งข้อ: ขนาดของหลุมดำของ M87 สอดคล้องกับสัมพัทธภาพทั่วไปหรือไม่?
แต่“ มันยากมากที่จะตอบคำถามตรงข้าม: ฉันสามารถปรับแต่งสัมพัทธภาพทั่วไปได้มากแค่ไหนและยังคงสอดคล้องกับการวัด [หลุมดำ]” Dimitrios Psaltis สมาชิกทีม EHT ของมหาวิทยาลัยแอริโซนาในทูซอนกล่าว คำถามนั้นเป็นกุญแจสำคัญเพราะยังคงเป็นไปได้ว่าทฤษฎีอื่น ๆ ของแรงโน้มถ่วงสามารถอธิบายจักรวาลได้ แต่ปลอมตัวเป็นสัมพัทธภาพทั่วไปใกล้กับหลุมดำ
ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ 1 ตุลาคมในจดหมายทบทวนทางกายภาพสดุดีและเพื่อนร่วมงานใช้เงาของหลุมดำของ M87ทำขั้นตอนสำคัญสู่การพิจารณาทฤษฎีทางเลือกเหล่านั้น
โดยเฉพาะอย่างยิ่งนักวิจัยใช้ขนาดของหลุมดำเพื่อดำเนินการสิ่งที่เรียกว่าการทดสอบ "ลำดับที่สอง" ของสัมพัทธภาพทั่วไปที่มุ่งสู่การเพิ่มความมั่นใจในผลลัพธ์ “ ไม่สามารถทำได้ในระบบสุริยจักรวาล” เพราะสนามแรงโน้มถ่วงอ่อนแอเกินไปสมาชิกทีม EHT Lia Medeiros จากสถาบันเพื่อการศึกษาขั้นสูงในพรินซ์ตันรัฐนิวเจอร์ซีย์กล่าว
จนถึงตอนนี้ดีสำหรับสัมพัทธภาพนักวิจัยพบเมื่อพวกเขาทำการทดสอบลำดับที่สองนี้
ผลลัพธ์ที่ได้นั้นเทียบเท่ากับการทดลองคลื่นแรงโน้มถ่วงเช่นหอสังเกตการณ์คลื่นความถี่คลื่นแรงโน้มถ่วงขั้นสูงซึ่งมีตรวจพบระลอกคลื่นในกาลอวกาศจากการควบรวมกิจการของหลุมดำที่เล็กกว่า M87 (SN: 9/16/19- แต่การศึกษาใหม่นั้นน่าสนใจเพราะ“ มันเป็นความพยายามครั้งแรกในการ จำกัด เอฟเฟกต์ [ลำดับที่สอง] ผ่านการสังเกตหลุมดำ” นักฟิสิกส์ Emanuele Berti จากมหาวิทยาลัย Johns Hopkins ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานใหม่
โดยทั่วไปนักฟิสิกส์คิดว่าสัมพัทธภาพทั่วไปเป็นชุดของการแก้ไขหรือส่วนเสริมของทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอแซคนิวตัน สัมพัทธภาพทั่วไปทำนายว่าส่วนเสริมเหล่านั้นควรเป็นอย่างไร หากการวัดว่าแรงโน้มถ่วงทำงานอย่างไรในจักรวาลเบี่ยงเบนจากการคาดการณ์เหล่านั้นนักฟิสิกส์รู้ว่าสัมพัทธภาพทั่วไปไม่ใช่เรื่องเต็ม ยิ่งมีส่วนเสริมหรือปัจจัยที่เพิ่มเข้ามาในการทดสอบมากเท่าไหร่ก็ยิ่งมีความมั่นใจมากขึ้นเท่านั้น
ในเขตข้อมูลแรงโน้มถ่วงที่อ่อนแอเช่นภายในระบบสุริยะนักฟิสิกส์สามารถทดสอบได้ว่าการเพิ่ม "การสั่งซื้อครั้งแรก" ในสมการของนิวตันนั้นสอดคล้องกับสัมพัทธภาพทั่วไปหรือไม่ การเพิ่มเติมเหล่านี้เกี่ยวข้องกับสิ่งต่าง ๆ เช่นการเดินทางเบาและมวลชนในกาลอวกาศที่แปรปรวนหรือแรงโน้มถ่วงทำให้เวลาไหลช้าขึ้น
แง่มุมของแรงโน้มถ่วงเหล่านั้นได้รับการทดสอบด้วยวิธีที่ดาว 'แสงถูกเบี่ยงเบนระหว่างสุริยุปราคาตัวอย่างเช่นและวิธีการที่แสงเลเซอร์ส่งไปยังยานอวกาศที่บินออกไปจากดวงอาทิตย์ใช้เวลานานกว่าที่คาดไว้ที่จะกลับสู่โลก (SN: 5/29/19- สัมพัทธภาพทั่วไปผ่านไปทุกครั้ง
แต่มันต้องใช้สนามแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งเช่นเดียวกับหลุมดำของ M87 ในการทดสอบการทดสอบ
ผลลัพธ์ใหม่น่าผิดหวังเล็กน้อยสำหรับนักฟิสิกส์ที่หวังว่าจะพบรอยแตกในทฤษฎีของ Einstein การค้นหาความเบี่ยงเบนจากสัมพัทธภาพทั่วไปอาจชี้ไปที่ฟิสิกส์ใหม่ หรืออาจช่วยรวมสัมพัทธภาพทั่วไปฟิสิกส์ที่มีขนาดใหญ่มากและกลศาสตร์ควอนตัมทฤษฎีชั้นนำที่อธิบายฟิสิกส์ของขนาดเล็กมากเช่นอนุภาค subatomic และอะตอม (SN: 3/30/20- ความจริงที่ว่าสัมพัทธภาพทั่วไปยังคงปฏิเสธที่จะโค้งงอคือ“ กังวลสำหรับพวกเราที่แก่พอที่เราหวังว่าจะได้รับคำตอบในช่วงชีวิตของเรา” สดุดีกล่าว
แต่มีความหวังบางอย่างที่สัมพัทธภาพทั่วไปอาจยังคงล้มเหลวรอบหลุมดำ การศึกษาใหม่ทำให้กล่องของวิธีที่เป็นไปได้สำหรับทฤษฎีที่จะสลายตัวเล็กลง“ แต่เราไม่ได้ทำให้มันไม่สิ้นสุด” Medeiros กล่าว การศึกษาคือ“ หลักฐานของแนวคิดที่จะแสดงให้เห็นว่า EHT สามารถทำสิ่งนี้ได้… แต่มันเป็นเพียงขั้นตอนหนึ่งในหลาย ๆ คน”
การสังเกตในอนาคตจาก EHT จะทำให้การทดสอบสัมพัทธภาพทั่วไปที่แม่นยำยิ่งขึ้นเธอกล่าวโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับภาพที่ยังไม่ได้เปิดตัวของ Sgr A*ซึ่งเป็นหลุมดำที่เป็นศูนย์กลางของทางช้างเผือก ด้วยการวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้นของมวล SGR A*มากกว่าหลุมดำมวลมหาศาลอื่น ๆ ภาพนั้นอาจทำให้กล่องที่เป็นไปได้รอบ ๆ ทฤษฎีที่เล็กกว่า - หรือเปิดกว้าง
