Общая теория относительности выдержала, пожалуй, самый сложный вызов на сегодняшний день. Теория, которую Альберт Эйнштейн опубликовал еще в 1916 году, произвела революцию в нашем понимании физики и космоса. Она объясняет гравитацию не как силу, а как следствие гибкости пространства-времени: массивные объекты искажают пространство-время, создавая «впадины», вокруг которых вращаются тела с меньшей массой.
Исследователи неоднократно проверяли общую теорию относительности на протяжении последних 105 лет, пытаясь найти ситуации или обстоятельства, в которых она потерпит неудачу. До сих пор она ни разу не была опровергнута.
В новом исследовании ученые сообщают о результатах одного из самых амбициозных и сложных вызовов общей теории относительности, из когда-либо предпринимавшихся. Для этого был проведен один из самых продолжительных экспериментов. Астрономы проанализировали наблюдения системы двойных пульсаров PSR J0737-3039, проводимые семью разными радиотелескопами по всему миру с 2003 по 2019 год. Результаты исследования опубликовал научный журнал Physical Review X.
Теория относительности предсказывает, что любой вращающийся массивный объект «закручивает» пространство вокруг себя. Это явление ученые называют эффектом Лензе — Тирринга.
Проверка теории относительности
Пара наблюдаемых пульсаров находится в 2400 световых годах от Земли. Один из них вращается 44 раза в секунду, а другой совершает оборот каждые 2,8 секунды. По словам исследователей, два объекта вращаются вокруг общего центра масс каждые 147 минут, каждый из них движется в космосе со скоростью около 1 млн км/ч.
Расстояние между пульсарами системы PSR J0737-3039 столь мало, что их гравитационные поля влияют на частоту излучения и другие их свойства. Этим и воспользовались ученые, чтобы проверить предсказания общей теории относительности. На протяжении 16 лет они наблюдали за вспышками PSR J0737-3039. За это время им удалось измерить расстояние пульсаров, определить их массы и узнать прочие свойства.
Эти измерения подтвердили «качания» осей вращения и орбит пульсаров, а также впервые указали на то, что скорость и траектория движения частиц света, огибающих нейтронные звезды, действительно меняется из-за эффекта Лензе — Тирринга. Благодаря этому ученые максимально точно определили скорость вращения пульсаров.
«Быстрое орбитальное движение таких компактных объектов (они примерно на 30% массивнее Солнца, но всего около 24 км в диаметре) позволило проверить и подтвердить множество различных предсказаний общей теории относительности. Нам впервые удалось увидеть, что искривление пространства-времени под действием сильных гравитационных полей не только замедляет свет, но и искривляет его, заставляя отклоняться от прежней траектории на 0,04°. Ранее астрономам не удавалось проследить за поведением света в таких условиях», — объяснил соавтор исследования Дик Манчестер из Организации научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO) — национального научного агентства Австралии.
Напомним, что ранее NICER составил первую карту поверхности пульсара.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
