16-ročná štúdia extrémnych hviezd opäť dokázala, že Einstein má stále pravdu

Ilustrácia dvojitého pulzaru PSR J0737−3039A/B. (Michael Kramer/MPIfRA)

Dva pulzary uzamknuté na tesnej binárnej obežnej dráhe opäť potvrdili predpovede Einsteinovej teórie všeobecná relativita .

Viac ako 16 rokov pozoroval medzinárodný tím astronómov stlačte tlačidlo pár s názvom PSR J0737−3039A/B, ktorý zistil, že relativistické efekty možno merať načasovaním ich pulzov – presne tak, ako sa predpokladalo a očakávalo. Toto je prvýkrát, čo boli tieto účinky pozorované.

„Študovali sme systém kompaktných hviezd, ktoré sú bezkonkurenčným laboratóriom na testovanie teórií gravitácie v prítomnosti veľmi silných gravitačných polí,“ hovorí astronóm a astrofyzik Michael Kramer z Inštitútu Maxa Plancka pre rádiovú astronómiu v Nemecku, ktorý viedol výskum.



„Na naše potešenie sme mohli otestovať základný kameň Einsteinovej teórie, energiu, ktorú prenáša gravitačné vlny s presnosťou, ktorá je 25-krát lepšia ako v prípade pulzaru Hulse-Taylora, ktorý získal Nobelovu cenu, a 1000-krát lepšou, než je v súčasnosti možné s gravitačná vlna detektory.“

Pulzary sú pravdepodobne najužitočnejšie hviezdy na oblohe. Sú typom neutrónová hviezda , čo znamená, že sú veľmi malé a husté; priemer až 20 kilometrov (12 míľ) a približne 2,4-násobok hmotnosti Slnka.

Čo z nich robí pulzary, je fakt, že pulzujú. Majú lúče žiarenia v rádiových vlnových dĺžkach vystreľujúcich z ich pólov a sú orientované tak, že tieto lúče blikajú ako lúč majáka, keď sa hviezda otáča, rýchlosťou až milisekúnd.

Tieto záblesky sú neuveriteľne presne načasované, čo znamená, že pre nás sú pulzary možno najužitočnejšie hviezdy vo vesmíre . Zmeny v ich načasovaní možno využiť na navigáciu, na skúmanie medzihviezdneho média a na štúdium gravitácie.

PSR J0737−3039A/B, objavený v roku 2003, ktorý sa nachádza vo vzdialenosti približne 2 400 svetelných rokov a jediný doteraz identifikovaný dvojitý pulzar, predstavuje novú príležitosť na štúdium: ďalší test relativity, ktorý vedci nazývali „bezkonkurenčné laboratórium“. na testovanie teórií gravitácie.

Dva pulzary sú veľmi blízko pri sebe a dokončia obežnú dráhu každých 147 minút. Jeden sa otáča pomerne rýchlo rýchlosťou 44-krát za sekundu. Druhý je mladší a pomalší, otáča sa raz za 2,8 sekundy. Ale keďže sú tieto objekty také husté, ich gravitačné polia sú veľmi silné, čo znamená, že môžu ovplyvniť načasovanie a uhol vzájomných impulzov.

Pomocou siedmich výkonných ďalekohľadov po celom svete v priebehu 16 rokov výskumníci hľadali toto.

„Sledujeme šírenie rádiových fotónov vyžarovaných z kozmického majáku, pulzaru, a sledujeme ich pohyb v silnom gravitačnom poli sprievodného pulzaru,“ hovorí astrofyzička Ingrid Stairsová z University of British Columbia v Kanade.

„Prvýkrát vidíme, ako sa svetlo nielen oneskoruje v dôsledku silného zakrivenia časopriestoru okolo spoločníka, ale aj to, že svetlo je vychýlené o malý uhol 0,04 stupňa, ktorý dokážeme zachytiť. Nikdy predtým sa takýto experiment neuskutočnil pri takom veľkom zakrivení časopriestoru.“

Celkovo vedci vykonali sedem testov všeobecnej relativity, vrátane spôsobu, akým sa mení orientácia obežnej dráhy dvojhviezdy, tzv. apsidálna precesia a spôsob, akým pulzary ťahajú so sebou časopriestor, keď sa otáčajú, tzv preťahovanie rámu alebo Lense-Thirringov efekt. To umožnilo presné sledovanie časovania pulzaru.

„Okrem gravitačných vĺn a šírenia svetla nám naša presnosť umožňuje merať aj efekt „dilatácie času“, ktorý spôsobuje, že hodiny bežia pomalšie v gravitačných poliach,“ vysvetľuje astrofyzik Dick Manchester z CSIRO v Austrálii.

„Dokonca musíme vziať slávnu Einsteinovu rovnicu E = mcdvado úvahy pri zvažovaní vplyvu elektromagnetického žiarenia emitovaného rýchlo rotujúcim pulzarom na orbitálny pohyb. Toto žiarenie zodpovedá strate hmoty 8 miliónov ton za sekundu! Aj keď sa to zdá veľa, je to len malý zlomok – tri časti z tisíc miliárd miliárd – hmotnosti pulzaru za sekundu.“

Výsledky sa pripájajú k rastúcemu počtu vysoko presných meraní relativistických efektov, ktoré zatiaľ všetky súhlasia s Einsteinovými predpoveďami. Časopriestorokolo supermasívnej čiernej diery M87* ako hviezdy obiehajú okolo Mliečnej dráhyvlastná centrálna supermasívna čierna diera,časovanie atómových hodín, atrojhviezdičkový systéma 14-ročné pozorovania akolísavý pulzar– všetky sú v súlade so všeobecnou teóriou relativity.

V priebehu niekoľkých nasledujúcich rokov, keď sa objavia výkonnejšie teleskopy, pravdepodobne uvidíme ešte presnejšie testy gravitácie vo všeobecnej teórii relativity, keďže vedci pokračujú v hľadaní dier.

„Všeobecná relativita nie je kompatibilná s inými základnými silami opísanými kvantovou mechanikou. Preto je dôležité pokračovať v čo najprísnejších testoch všeobecnej relativity, aby sme zistili, ako a kedy sa teória rozpadne,“ vysvetľuje astrofyzik Robert Ferdman z University of East Anglia vo Veľkej Británii.

„Nájdenie akejkoľvek odchýlky od všeobecnej teórie relativity by predstavovalo veľký objav, ktorý by otvoril okno novej fyziky za hranicami nášho súčasného teoretického chápania vesmíru. A môže nám to pomôcť k tomu, aby sme nakoniec objavili jednotnú teóriu základov sily prírody .'

Výskum bol publikovaný v r Fyzický prehľad X .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.