16-годишно изследване на екстремни звезди отново доказа, че Айнщайн е прав
Два пулсара, заключени в близка двоична орбита, още веднъж потвърдиха прогнозите, направени от общата доктрина на относителността на Айнщайн.
В продължение на 16 години интернационален екип от астрономи следи двойката пулсари, наречена PSR J0737−3039A/B, откривайки, че релативистичните резултати могат да бъдат измерени във времето на техните импулси – тъкмо както се планува и чака. Това е първият път, когато се следят тези резултати.
„ Изучавахме система от компактни звезди, която е ненадмината лаборатория за тестване на теориите на гравитацията в наличието на доста мощни гравитационни полета “, споделя астрономът и астрофизик Майкъл Крамер от Института за радиоастрономия Макс Планк в Германия, който управлява проучването.
„ За наша наслада успяхме да изпробваме крайъгълния камък на теорията на Айнщайн, силата, пренасяна от гравитационните талази, с точност, която е 25 пъти по-добра, в сравнение с с носителя на Нобелова премия пулсар на Хълс-Тейлър, и 1000 пъти по-добра, в сравнение с е допустимо сега с детектори за гравитационни талази. “
Пулсарите са може би най-полезните звезди на небето. Те са тип неутронна звезда, което значи, че са доста дребни и плътни; до 20 километра в диаметър и до към 2,4 пъти масата на Слънцето.
Това, което ги прави пулсари, е фактът, че те пулсират. Те имат лъчи на радиация с дължини на радиовълните, изстрелващи от техните полюси, и са насочени по подобен метод, че тези лъчи мигат като лъч на фар, до момента в който звездата се върти, със скорост до милисекунди.
Тези светкавици са необикновено тъкмо избрани във времето, което значи, че за нас пулсарите са може би най-полезните звезди във Вселената. Вариациите във времето могат да се употребяват за навигация, за проучване на междузвездната среда и за проучване на гравитацията.
PSR J0737−3039A/B, открит през 2003 година, ситуиран на към 2400 светлинни години и единственият двоен пулсар, разпознат досега, показа нова опция за проучване: още един тест на относителността, в това, което откривателите нарекоха „ ненадмината лаборатория “ за тестване на теориите на гравитацията.
Двата пулсара са доста близо един до различен, завършвайки орбита на всеки 147 минути. Единият се върти много бързо с 44 пъти в секунда. Другият е по-млад и по-бавен, като се върти един път на всеки 2,8 секунди. Но защото тези обекти са толкоз плътни, техните гравитационни полета са доста мощни, което значи, че могат да повлияят на времето и ъгъла на импулсите един на различен.
Използвайки седем мощни телескопа по целия свят, в продължение на 16 години, откривателите търсеха това.
„ Проследяваме разпространяването на радиофотони, предавани от галактически фар, пулсар, и наблюдаваме тяхното придвижване в мощното гравитационно поле на съпътстващ пулсар “, споделя астрофизикът Ингрид Стейърс от Университета на Британска Колумбия в Канада.
„ Виждаме за първи път по какъв начин светлината освен се забавя заради мощна кривина на пространство-времето към спътника, само че също по този начин, че светлината се отклонява под дребен ъгъл от 0,04 градуса, който можем да открием. Никога до момента не е имало сходен опит, извършен при такава висока пространствено-времева кривина. “
Общо откривателите организираха седем теста на общата доктрина на относителността, в това число метода, по който се трансформира ориентацията на орбитата на двоичната система, известна като апсидална прецесия, и метода, по който пулсарите плъзгат пространство-времето със себе си, до момента в който се въртят, наречено плъзгане на рамката или Ефект на раздразнение на лещите. Това разреши точно следене на времето на пулсара.
„ Освен гравитационните талази и разпространяването на светлината, нашата точност ни разрешава също да измерваме резултата на „ разширението на времето “, което кара часовниците да работят по-бавно в гравитационните полета “, изяснява астрофизикът Дик Манчестър от CSIRO в Австралия.
„ Трябва даже да вземем под внимание известното уравнение на Айнщайн E = mc2, когато преглеждаме резултата на електромагнитното лъчение, предавано от бързо въртящия се пулсар върху орбиталното придвижване. Това лъчение подхожда на загуба на маса от 8 милиона тона в секунда! Докато това наподобява доста, това е единствено дребна част – три елементи от хиляда милиарда милиарда – от масата на пулсара в секунда. “
Резултатите се причисляват към възходящ набор от високо прецизни измервания на релативистични резултати, които до момента всички са съгласни с прогнозите на Айнщайн. Пространство-времето към свръхмасивна черна дупка M87*, методът, по който звездите обикалят към централната супермасивна черна дупка на Млечния път, времето на атомните часовници, тройната звездна система и 14-годишни наблюдения на неуверен пулсар – всичко е поредно с общата доктрина на относителността.
През идващите няколко години, когато се появят по-мощни телескопи, евентуално ще забележим още по-прецизни проби на гравитацията според общата доктрина на относителността, защото учените не престават да търсят дупки.
„ Общата доктрина на относителността не е съвместима с другите фундаментални сили, разказани от квантовата механика. Ето за какво е значимо да продължим да прилагаме допустимо най-строгите проби върху общата доктрина на относителността, с цел да открием по какъв начин и по кое време теорията се разпада “, изяснява астрофизикът Робърт Фърдман от Университета на Източна Англия във Англия.
„ Намирането на каквото и да е отклоняване от общата доктрина на относителността би представлявало огромно изобретение, което би отворило прозорец към нова физика оттатък нашето настоящо теоретично схващане за Вселената. И може да ни помогне в последна сметка да открием единна доктрина за фундаменталните сили на природата. “
Изследването е оповестено в Physical Review X.
