16-годишно проучване на екстремни звезди още веднъж доказа, че Айнщайн все още е прав

Илюстрация на двойния пулсар PSR J0737−3039A/B. (Майкъл Крамър/MPIfRA)

две пулсари заключени в близка двоична орбита отново потвърдиха прогнозите, направени от теорията на Айнщайн за обща теория на относителността .

Над 16 години международен екип от астрономи наблюдава Натиснете двойка, наречена PSR J0737−3039A/B, откривайки, че релативистките ефекти могат да бъдат измерени във времето на техните импулси - точно както е предвидено и очаквано. Това е първият път, когато тези ефекти се наблюдават.

„Изследвахме система от компактни звезди, която е ненадмината лаборатория за тестване на теории за гравитацията в присъствието на много силни гравитационни полета“, казва астрономът и астрофизик Майкъл Крамер от Института за радиоастрономия Макс Планк в Германия, който ръководи изследването.



„За наша радост успяхме да изпробваме крайъгълен камък на теорията на Айнщайн, пренасяната енергия гравитационни вълни , с прецизност, която е 25 пъти по-добра, отколкото с носителя на Нобелова награда пулсар Хълс-Тейлър, и 1000 пъти по-добра, отколкото е възможно в момента с гравитационна вълна детектори.'

Пулсарите са може би най-полезните звезди в небето. Те са вид на неутронна звезда , което означава, че са много малки и плътни; до 20 километра (12 мили) в диаметър и до около 2,4 пъти масата на Слънцето.

Това, което ги прави пулсари, е фактът, че те пулсират. Те имат радиационни лъчи с дължини на вълните, излъчващи се от техните полюси, и са ориентирани по такъв начин, че тези лъчи да мигат като лъч на фар, докато звездата се върти, със скорости до милисекунди.

Тези проблясъци са невероятно точно настроени, което означава, че за нас пулсарите са точно такива вероятно най-полезните звезди във Вселената . Вариациите в тяхното синхронизиране могат да се използват за навигация, за изследване на междузвездната среда и за изучаване на гравитацията.

PSR J0737−3039A/B, открит през 2003 г., разположен на около 2400 светлинни години и единственият двоен пулсар, идентифициран до момента, представи нова възможност за изследване: още един тест на относителността, в това, което изследователите нарекоха „несравнима лаборатория“. за тестване на теориите за гравитацията.

Двата пулсара са много близо един до друг, завършвайки орбита на всеки 147 минути. Човек се върти доста бързо с 44 пъти в секунда. Другият е по-млад и по-бавен, върти се веднъж на всеки 2,8 секунди. Но тъй като тези обекти са толкова плътни, техните гравитационни полета са много силни, което означава, че те могат да повлияят на времето и ъгъла на импулсите един на друг.

Използвайки седем мощни телескопа по целия свят, в продължение на 16 години, това е, което изследователите търсеха.

„Ние следваме разпространението на радиофотони, излъчвани от космически фар, пулсар, и проследяваме движението им в силното гравитационно поле на спътник пулсар“, казва астрофизикът Ингрид Стейрс от Университета на Британска Колумбия в Канада.

„Виждаме за първи път как светлината не само се забавя поради силното изкривяване на пространство-времето около спътника, но и че светлината се отклонява под малък ъгъл от 0,04 градуса, който можем да открием. Никога досега не е бил провеждан подобен експеримент при толкова висока кривина на пространство-времето.

Общо изследователите извършиха седем теста на общата теория на относителността, включително начина, по който се променя ориентацията на орбитата на двоичната система, известна като апсидална прецесия , и начина, по който пулсарите влачат пространство-времето със себе си, докато се въртят, т.нар влачене на рамка или ефектът на лещите. Това позволи прецизно проследяване на времето на пулсара.

„Освен гравитационните вълни и разпространението на светлината, нашата прецизност ни позволява също така да измерваме ефекта от „разширяването на времето“, което кара часовниците да работят по-бавно в гравитационните полета“, обяснява астрофизикът Дик Манчестър от CSIRO в Австралия.

„Дори трябва да вземем известното уравнение на Айнщайн E = mcдвепредвид ефекта на електромагнитното излъчване, излъчвано от бързовъртящия се пулсар, върху орбиталното движение. Тази радиация съответства на загуба на маса от 8 милиона тона в секунда! Въпреки че това изглежда много, това е само малка част – три части от хиляда милиарда милиарда – от масата на пулсара за секунда.

Резултатите се присъединяват към нарастващ набор от високо прецизни измервания на релативистични ефекти, които всички досега са съгласни с прогнозите на Айнщайн. Пространството-времеоколо свръхмасивната черна дупка M87*, начинът, по който звездите обикалят около Млечния пътсобствена централна супермасивна черна дупка, наотчитане на времето на атомните часовници, атройна звездна системаи 14 години наблюдения на aколеблив пулсар– всички са в съответствие с общата теория на относителността.

През следващите няколко години, когато се появят по-мощни телескопи, е вероятно да видим още по-прецизни тестове на гравитацията при общата теория на относителността, тъй като учените продължават да търсят дупки.

„Общата теория на относителността не е съвместима с другите фундаментални сили, описани от квантовата механика. Ето защо е важно да продължим да поставяме възможно най-строгите тестове върху общата теория на относителността, за да открием как и кога теорията се разпада“, обяснява астрофизикът Робърт Фердман от Университета на Източна Англия в Обединеното кралство.

„Намирането на някакво отклонение от общата теория на относителността би представлявало голямо откритие, което би отворило прозорец към нова физика отвъд сегашното ни теоретично разбиране за Вселената. И може да ни помогне в крайна сметка да открием единна теория за фундамента природни сили .'

Изследването е публикувано в Физически преглед X .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.