Система тройной звезды подтверждает теорию относительности Эйнштейна

Система тройной звезды подтверждает теорию относительности

Одним из явлений, предсказываемых теорией относительности, является “универсальность свободного падения” – любые два объекта в вакууме будут падать с одинаковой скоростью. Вопрос о том, относится ли это к массивным объектам, таким как планеты и звезды, уже давно обсуждался, но теперь астрономы использовали обсерваторию Аресибо, чтобы показать, что это предположение действительно верно, то есть Эйнштейн снова был прав.

На Земле, все объекты будут падать с постоянной скоростью 9,8 м/с2. На практике, конечно, это звучит смешно – если вы уроните с крыши шар для боулинга и перо, то шар для боулинга ударится о землю в то время как перо будет плавно и неторопливо опускаться. Эта разница обусловлена внешними факторами, такими как ветер и сопротивление воздуха. Правило становится намного яснее, когда вы поместите эти объекты в вакуумную камеру или на Луну.

До этого было неизвестно, будет ли это явление наблюдаться у объектов с экстремальной гравитацией, причем для этих гораздо больших масштабов были выдвинуты некоторые альтернативные теории гравитации. Чтобы выяснить это, группа исследователей использовала радиолокационный телескоп на Аресибо в Пуэрто-Рико.

В “природной лаборатории”, исследователи наблюдали за тройной звездной системой, известной как PSR J0337+1715, находящейся в 4200 световых годах от Земли. Эта система состоит из нейтронной звезды, которая вращается вокруг белого карлика каждые 1,6 дня, и имеет еще две орбиты – вокруг другого белого карлика каждые 327 дней. Эта тройная звездная система является большим испытательным стендом для проверки теории относительности. Если идеи Эйнштейна применимы к массивным объектам, то двойник белого карлика/нейтронной звезды должен падать к другому белому карлику с той же скоростью. Команда использовала Аресибо, чтобы наблюдать в динамике за нейтронной звездой, а затем проанализировала данные для изучения системы в целом.

“Мы смогли измерить это, наблюдая только за нейтронной звездой”, – говорит Энн Арчибальд, ведущий ученый по исследованию. “Нейтронная звезда, миллисекундный пульсар, ведет себя как часы: она вращается 366 раз в секунду, а вдоль нее вращаются пучки радиоволн. Они возникают через равные промежутки времени, как космический маяк. Мы использовали эти радиоимпульсы для отслеживания положения нейтронной звезды. Высококачественные данные, которые мы получили из Аресибо, позволили нам разделить данные на подразделы и сравнить их друг с другом, что позволило нам разрешить очевидный конфликт с гравитацией Эйнштейна.”

Конечно же, команда обнаружила, что два объекта падают с одинаковой скоростью, которая фракционно отличается не более чем на 2,6 × 10-6.

“Благодаря мощности Аресибо и в связи с Вестерберкским синтетическим радиотелескопом в Нидерландах и телескопом Green Bank в Западной Вирджинии мы смогли показать, что теория относительности Эйнштейна выдерживает испытание даже тогда, когда речь идет о нейтронных и карликовых звездах”, – говорит Арчибальд.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Источник: University of Central Florida
Фото: New Atlas