Тройка от пулсар и две бели джуджета потвърдиха теорията на гравитацията на Айнщайн (видео)

Общата теория на относителността на Айнщайн премина през най-тежкия си тест, съобщава ново проучване, цитирано от Live Science.

Общата теория на относителността, която великият физик предложи през 1916 г., твърди, че гравитацията е следствие от изкривяването на пространство-времето - масивните обекти изкривяват космическата тъкан, създавайки нещо подобно вдлъбнатини, около които обикалят други тела. 

Подобно на всички научни теории Общата теория на относителността прави проверяеми прогнози. Една от най-важните е "принципът на еквивалентността" - идеята, че всички обекти падат по един и същи начин, независимо колко са големи или от какви са направени. 

Изследователите потвърдиха многократно принципа на еквивалентността на Земята - и дори на Луната. През 1971 г. астронавтът от Аполо 15 Дейвид Скот пусна перо и чук едновременно. Двата предмета удариха сивата лунна почва по едно и също време. (На Земята, разбира се, перата стигат земята много по-късно от чука, заради съпротивлението на въздуха от нашата атмосфера).

Но е трудно да се провери дали принципът на еквивалентността се прилага във всички ситуации - когато въпросните обекти са невероятно плътни или масивни, например. Това пространство за маневриране дава надежда на привържениците на алтернативните теории за гравитацията, макар че тези хора стават все по-малко. (вж "Обща теория на относителността", "Нова теория на гравитацията изключва тъмната материя")

^{Масивните обекти изкривяват космическата тъкан, създавайки нещо подобно вдлъбнатини, около които обикалят други тела. Кредит: University of Warwick}

Международен екип астрономи провери принципа на еквивалентността при екстремни условия - система, съставена от две свръхплътни звезди, известни като бели джуджета и още по-плътна неутронна звезда.

Неутронната звезда е от бързовъртящ се тип, известен като пулсар. Тези екзотични обекти са наречени така, защото изглежда, че излъчват радиация на строго определени интервали време, на регулярни импулси. Това обаче е само наблюдателен ефект -пулсарите излъчват непрекъснато радиация от своите полюси, но астрономите регистрират тези лъчи само когато са насочени към Земята. И тъй като пулсарите се въртят, те насочват полюсите си към Земята на еднакви интервали време.

Въпросната система, известна като PSR J0337 + 1715, се намира на 4200 светлинни години от Земята в посока съзвездието Телец. Пулсарът, който се върти 366 пъти в секунда, орбитира вътре заедно с едно от белите джуджета. Двойката прави обиколка около общия масов център на всеки 1,6 земни дни. Тази двойка е в 327-дневна орбита с другото бяло джудже, което се намира много по-далеч.

Пулсарът има маса 1.4 пъти масата на Слънцето в сфера с размерите на Амстердам, докато вътрешното бяло джудже съдържа само 0.2 0,2 слънчеви маси и е приблизително размера на Земята. Така че те са много различни обекти - но би трябвало да бъдат привлечени от външното бяло джудже по един и същ начин, ако принципът на еквивалентността е коректен.

^{PSR J0337+1715 Triple System Credit: Jason Hessels; ASTRON/UvA}

Изследователите проследяват движенията на пулсара, като наблюдават неговите радиовълни. Те правят това в продължение на шест години, като използват радиотелескопа Westerbork Synthesis в Холандия, телескопа "Грийн Банк" в Западна Вирджиния и обсерваторията "Аресибо" в Пуерто Рико.

"Можем да отчетем всеки един импулс от неутронната звезда, откакто започнахме нашите наблюдения", заяви ръководителя на изследването Ан Арчибалд (Anne Archibald) от Университета в Амстердам и Холандския институт за радиоастрономия. "И можем да определим местоположението му в пределите на няколкостотин метра. Това е наистина точна следа за това, къде е неутронната звезда и къде отива".

Нарушаването на принципа на еквивалентността би се проявил като изкривяване на орбитата на пулсара - разликата между траекторията на неутронната звезда и тази на вътрешния й спътник бялото джудже. Това изкривяване би довело до това излъчването от пулсара да пристигне в малко по-различно време от очакваното.

Но изследователите не откриват такова изкривяване.

"Ако има разлика, това е не повече от 3 части на милион", заяви съавторката Нина Гусинская (Nina Gusinskaia) от Университета в Амстердам. 

"Сега всеки, който има алтернативна теория на гравитацията, има още по-тесен обхват от възможности, които теорията му трябва да се впише, за да съответства на онова, което видяхме", добавя Гусинская. "Също така подобрихме точността на най-добрия предишен тест на гравитацията, както в рамките на Слънчевата система, така и с други пулсари, около 10 пъти".

Новото проучване бе публикувано онлайн на 4 юли в списание Nature.

Още по темата

22/06/2018

Физика

Общата теория на относителността бе потвърдена в галактически мащаб (видео)

15/11/2016

Космос

Нова теория на гравитацията изключва тъмната материя (видео)

07/03/2015

Физика

Обща теория на относителността

17/01/2015

Физика

Специалната теория на относителността