Общая теория относительности Эйнштейна прошла проверку гравитацией

Москва, 18:03, 05 Июл 2018, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Теория гравитации Эйнштейна проходит сложнейший тест на сегодняшний день, говорится в докладе нового исследования об Общей теории относительности Эйнштейна.

Общая теория относительности, предложенная великим физиком в 1915 году, утверждает, что гравитация является следствием пространственно-временной гибкости: массивные объекты искажают космическую ткань, создавая своего рода колодец, вокруг которого расположены орбиты других тел.

Как и все научные теории, общая теория относительности делает проверяемые прогнозы. Одним из наиболее важных является принцип «эквивалентности» — понятие о том, что все объекты падают одинаково, независимо от того, насколько они велики или из чего они сделаны.

Исследователи неоднократно подтвердили принцип эквивалентности на Земле — и, как известно, на Луне. В 1971 году астронавт «Аполлон-15» Дэвид Скотт бросил перо и молоток одновременно —  оба упали в серую лунную пыль одновременно. (На Земле, конечно, перо окажется на земле намного позже, чем молот, задерживаясь нашей атмосферой).

Но трудно понять, применим ли принцип эквивалентности во всех ситуациях — когда задействованные объекты невероятно плотные или массивные, например. Это пространство для маневра дало надежду сторонникам альтернативных теорий гравитации, хотя такие люди остаются в меньшинстве.

Международная группа астрономов испытала принцип эквивалентности в экстремальных условиях: систему, состоящую из двух сверхплотных звезд белых карликов и еще более плотной нейтронной звезды.

Нейтронная звезда — быстро вращающийся пульсар. Эти экзотические объекты названы так потому, что они, похоже, излучают в регулярных импульсах. Однако это только эффект наблюдателя — пульсары непрерывно излучают из своих полюсов, но приборы астрономов замечают эти лучи только тогда, когда они направлены на Землю. И поскольку пульсары вращаются, они могут направить свои полюса на Землю через регулярные промежутки времени.

Система, о которой идет речь, известна как PSR J0337 + 1715, и расположена на расстоянии 4 200 световых лет от Земли, в направлении созвездия Тельца. Пульсар, который вращается 366 раз в секунду, со-орбитальный внутри с одним из белых карликов; пара кружит вокруг общего центра масс каждые 1,6 земных дня. Этот дуэт находится на 327-дневной орбите с другим белым карликом, который находится намного дальше.

Пульсар «упаковывает» почти 1,5 массы Солнца в сферу размером с Амстердам, тогда как белый карлик вмещает «всего» 0,2 солнечных массы в размеры Земли. Таким образом, это очень разные объекты, но они должны «потянуть» за внешний белый карлик, если принцип эквивалентности действителен.

Исследователи отслеживали движения пульсара, контролируя его радиоволновые излучения. Они делали это в течение шести лет, используя радиотелескоп «Вестерборк Синтез» в Нидерландах, телескоп «Грин-Бэнк» в Западной Вирджинии и обсерваторию «Аресибо» в Пуэрто-Рико.

«Мы можем объяснить каждый импульс нейтронной звезды, так как мы начали наши наблюдения», — сказал в своем заявлении руководитель исследования Энн Арчибальд из Амстердамского университета и Нидерландского института радиоастрономии. «И мы можем сказать, что его местоположение находится в пределах нескольких сотен метров. Это действительно точный след, где была нейтронная звезда и куда она идет».

Нарушение принципа эквивалентности проявилось бы как искажение орбиты пульсара — разница между траекторией нейтронной звезды и ее внутренним компаньоном белым карликом. Это искажение приведет к тому, что излучение пульсара достигнет немного другого времени, чем ожидалось.

Но исследователи не обнаружили таких искажений.

«Если есть разница, это не более трех частей в миллионе», — заявила соавтор Нина Гусинская из Амстердамского университета.

«Теперь у любого, у кого есть альтернативная теория гравитации, есть еще более узкий круг возможностей, с которыми их теория должна соответствовать, чтобы соответствовать тому, что мы видели», — добавила Гусинская. «Кроме того, мы улучшили точность наилучшего предыдущего испытания силы тяжести как внутри солнечной системы, так и с другими пульсарами в 10 раз».