16 metų trukęs ekstremalių žvaigždžių tyrimas dar kartą įrodė, kad Einšteinas vis dar teisus

Dvigubo pulsaro PSR J0737−3039A/B iliustracija. (Michaelas Krameris / MPIfRA)

Du pulsarai Užrakinti artimoje dvejetainėje orbitoje dar kartą patvirtino Einšteino teorijos prognozes bendrasis reliatyvumas .

Per 16 metų tarptautinė astronomų komanda stebėjo paspauskite pora, pavadinta PSR J0737-3039A / B, nustatydami, kad reliatyvistiniai efektai gali būti išmatuoti pagal jų impulsų laiką - kaip buvo numatyta ir tikimasi. Tai pirmas kartas, kai pastebėtas toks poveikis.

„Mes ištyrėme kompaktiškų žvaigždžių sistemą, kuri yra neprilygstama laboratorija gravitacijos teorijoms išbandyti esant labai stipriems gravitaciniams laukams“, – sako tyrimui vadovavęs astronomas ir astrofizikas Michaelas Krameris iš Max Planck radijo astronomijos instituto Vokietijoje.

„Mūsų džiaugsmui, galėjome išbandyti kertinį Einšteino teorijos akmenį – energiją gravitacinės bangos , kurio tikslumas yra 25 kartus geresnis nei naudojant Nobelio premiją laimėjusį Hulse-Taylor pulsarą ir 1000 kartų geresnis nei šiuo metu įmanoma naudojant gravitacinė banga detektoriai.

Pulsarai, be abejo, yra naudingiausios žvaigždės danguje. Jie yra tam tikra rūšis neutroninė žvaigždė , o tai reiškia, kad jie yra labai maži ir tankūs; iki 20 kilometrų (12 mylių) skersmens ir iki maždaug 2,4 karto didesnės už Saulės masę.

Tai, kas daro juos pulsarais, yra tai, kad jie pulsuoja. Jie turi radijo bangų ilgio spindulius, sklindančius iš jų ašigalių, ir yra orientuoti taip, kad šie spinduliai mirksi kaip švyturio spindulys, kai žvaigždė sukasi iki milisekundžių greičiu.

Šios blykstės yra neįtikėtinai tiksliai suplanuotos, o tai reiškia, kad mums pulsarai yra galbūt naudingiausios žvaigždės Visatoje . Jų laiko skirtumai gali būti naudojami navigacijai, tarpžvaigždinės terpės zondavimui ir gravitacijos tyrimui.

2003 m. atrastas PSR J0737−3039A/B, esantis maždaug už 2400 šviesmečių, ir vienintelis iki šiol identifikuotas dvigubas pulsaras suteikė naują galimybę tyrinėti: dar vieną reliatyvumo testą, kurį mokslininkai pavadino „neprilygstama laboratorija“. gravitacijos teorijoms tikrinti.

Abu pulsarai yra labai arti vienas kito, apskriejantys orbitą kas 147 minutes. Vienas sukasi gana greitai – 44 kartus per sekundę. Kitas yra jaunesnis ir lėtesnis, sukasi kartą per 2,8 sekundės. Tačiau kadangi šie objektai yra tokie tankūs, jų gravitaciniai laukai yra labai stiprūs, o tai reiškia, kad jie gali paveikti vienas kito impulsų laiką ir kampą.

Naudodami septynis galingus teleskopus visame pasaulyje per 16 metų tyrėjai ieškojo to.

„Stebime radijo fotonų, skleidžiamų iš kosminio švyturio, pulsaro, sklidimą ir stebime jų judėjimą stipriame kompaniono pulsaro gravitaciniame lauke“, – sako astrofizikė Ingrid Stairs iš Britų Kolumbijos universiteto Kanadoje.

„Pirmą kartą matome, kaip šviesa ne tik vėluoja dėl stipraus erdvėlaikio kreivumo aplink kompanioną, bet ir dėl to, kad šviesa nukreipiama nedideliu 0,04 laipsnių kampu, kurį galime aptikti. Niekada anksčiau toks eksperimentas nebuvo atliktas esant tokiam dideliam erdvės ir laiko kreivumui.

Iš viso mokslininkai atliko septynis bendrojo reliatyvumo testus, įskaitant tai, kaip keičiasi dvejetainės orbitos orientacija, vadinama apsidalinė precesija , ir tai, kaip pulsarai besisukdami tempia erdvėlaikį, vadinamas kadro vilkimas arba lęšio-Thirring efektas. Tai leido tiksliai sekti pulsaro laiką.

„Be gravitacinių bangų ir šviesos sklidimo, mūsų tikslumas taip pat leidžia išmatuoti „laiko išsiplėtimo“, dėl kurio laikrodžiai gravitaciniuose laukuose veikia lėčiau, poveikį“, – aiškina astrofizikas Dickas Manchesteris iš CSIRO Australijoje.

„Turime net paimti garsiąją Einšteino lygtį E = mcduį tai reikia atsižvelgti svarstant greitai besisukančio pulsaro skleidžiamos elektromagnetinės spinduliuotės poveikį orbitos judėjimui. Ši spinduliuotė atitinka 8 milijonų tonų masės nuostolius per sekundę! Nors tai atrodo daug, tai tik maža dalis – trys dalys iš tūkstančio milijardų milijardų – pulsaro masės per sekundę.

Rezultatai prisijungia prie vis didėjančio didelio tikslumo reliatyvistinių efektų matavimų, kurie iki šiol sutinka su Einšteino prognozėmis. Erdvė-laikasaplink supermasyvią juodąją skylę M87*, kaip žvaigždės skrieja aplink Paukščių Takąsavo centrinę supermasyvią juodąją skylę,atominių laikrodžių laikas, atrijų žvaigždučių sistemair 14 metų stebėjimų asvyruojantis pulsaras– visa tai atitinka bendrąjį reliatyvumą.

Per ateinančius kelerius metus, kai atsiras galingesni teleskopai, tikriausiai pamatysime dar tikslesnius gravitacijos bandymus pagal bendrąją reliatyvumo teoriją, nes mokslininkai ir toliau ieško skylių.

„Bendroji reliatyvumo teorija nesuderinama su kitomis pagrindinėmis jėgomis, aprašytomis kvantinės mechanikos. Todėl svarbu ir toliau taikyti kuo griežčiausius bendrosios reliatyvumo teorijos testus, kad išsiaiškintume, kaip ir kada teorija žlunga“, – aiškina astrofizikas Robertas Ferdmanas iš Rytų Anglijos universiteto JK.

„Bet koks nukrypimas nuo bendrojo reliatyvumo būtų didelis atradimas, atveriantis langą į naują fiziką, viršijančią mūsų dabartinį teorinį Visatos supratimą. Ir tai gali padėti mums galiausiai atrasti vieningą pagrindų teoriją gamtos jėgos .'

Tyrimas buvo paskelbtas m Fizinė apžvalga X .

Apie Mus

Nepriklausomų, Patikrintų Sveikatos, Erdvės, Gamtos, Technologijos Ir Aplinkos Ataskaitų Paskelbimas.