Астрофизики доказали верность «краеугольного камня» теории относительности Эйнштейна

Международная группа ученых нашла наиболее точное доказательство для одного из краеугольных камней общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна - «универсальности свободного падения». Новое исследование показывает, что теория верна и для сильно самогравитирующих объектов, таких как нейтронные звезды.

При помощи радиотелескопа ученые могут очень точно наблюдать сигнал, производимый пульсарами и проверять правильность теории относительности Эйнштейна для этих экстремальных объектов. В частности, команда проанализировала сигналы от пульсара PSR J0337 + 1715.

Согласно принципу универсальности свободного падения, ускорение двух свободно падающих тел будет одинаковым независимо от их массы и состава. Впервые это продемонстрировал Галилей, который, как известно, сбросил объекты различной массы с Пизанской башни и убедился, что они оба достигли земли одновременно.

Этот же принцип лежит в основе ОТО Эйнштейна. Однако несоответствия между квантовой механикой и ОТО, а также загадка господства темной материи и темной энергии во Вселенной, заставили многих физиков предположить, что ОТО может быть и неокончательная гравитационная теория.

Наблюдения за пульсаром J0337 + 1715, который является нейтронной звездой диаметром всего 25 км, но с массой в 1,4 раза больше солнечной, показывают, что он вращается вокруг двух белых карликов, имеющих гораздо более слабую гравитацию. Результаты, опубликованные в журнале Astronomy and Astrophysics, демонстрируют верность универсальности принципа свободного падения.

Как пояснил Гийом Войзен из Университета Манчестера, пульсар испускает луч радиоволн, который идет через пространство. На каждом повороте он создает вспышку радиосвета, которая с высокой точностью регистрируется радиотелескопом. Когда пульсар движется по своей орбите, время прихода света на Землю смещается. «Измерение и математическое моделирование с точностью до наносекунды этих времен прихода позволяет ученым определять движение звезды», - отметил он.

По его словам, эта уникальная звездная система дала возможность воспроизвести эксперимент Галилея в космическом масштабе. «Два тела разного состава падают с одинаковым ускорением в гравитационном поле третьего », - добавил он.

Команда продемонстрировала, что экстремальная гравитация пульсара не отклоняется от ОТО более чем на 1,8 части на миллион (с уровнем достоверности 95%). Этот результат является наиболее точным подтверждением того, что универсальность свободного падения действительна даже в присутствии объекта, масса которого во многом обусловлена его собственным гравитационным полем.

Астрофизики доказали верность «краеугольного камня» теории относительности Эйнштейна

Картина дня

Наши публикации