Un studiu de 16 ani asupra stelelor extreme a dovedit încă o dată că Einstein are încă dreptate

Ilustrație a pulsarului dublu PSR J0737−3039A/B. (Michael Kramer/MPIFRA)

Două pulsarii blocați pe o orbită binară apropiată au validat din nou predicțiile făcute de teoria lui Einstein despre relativitatea generală .

Peste 16 ani, o echipă internațională de astronomi a observat presa pereche, denumită PSR J0737−3039A/B, constatând că efectele relativiste pot fi măsurate în sincronizarea impulsurilor lor - exact așa cum s-a prezis și așteptat. Este pentru prima dată când aceste efecte au fost observate.

„Am studiat un sistem de stele compacte care este un laborator de neegalat pentru a testa teoriile gravitaționale în prezența câmpurilor gravitaționale foarte puternice”, spune astronomul și astrofizicianul Michael Kramer de la Institutul Max Planck pentru Radio Astronomie din Germania, care a condus cercetarea.

„Spre bucuria noastră, am putut testa o piatră de temelie a teoriei lui Einstein, energia transportată de valuri gravitationale , cu o precizie de 25 de ori mai bună decât cu pulsarul Hulse-Taylor, câștigător al Premiului Nobel și de 1.000 de ori mai bună decât este posibil în prezent cu undă gravitațională detectoare.

Pulsarii sunt, fără îndoială, cele mai utile stele de pe cer. Sunt un tip de stea neutronică , ceea ce înseamnă că sunt foarte mici și dense; până la 20 de kilometri (12 mile) în diametru și până la aproximativ 2,4 ori masa Soarelui.

Ceea ce îi face pulsari este faptul că, ei bine, pulsează. Ei au fascicule de radiație în lungimi de undă radio care trage de la poli și sunt orientate în așa fel încât aceste fascicule clipesc ca un fascicul de far pe măsură ce steaua se rotește, la viteze de până la milisecunde.

Aceste flash-uri sunt cronometrate incredibil de precis, ceea ce înseamnă că pentru noi, pulsarii sunt posibil cele mai utile stele din Univers . Variațiile în sincronizarea lor pot fi utilizate pentru navigație, pentru sondarea mediului interstelar și pentru studiul gravitației.

PSR J0737−3039A/B, descoperit în 2003, situat la aproximativ 2.400 de ani-lumină distanță și singurul pulsar dublu identificat până în prezent, a prezentat o nouă oportunitate de studiu: un alt test de relativitate, în ceea ce cercetătorii au numit un „laborator de neegalat” pentru testarea teoriilor gravitaționale.

Cei doi pulsari sunt foarte apropiați unul de altul, completând o orbită la fiecare 147 de minute. Se rotește destul de repede de 44 de ori pe secundă. Celălalt este mai tânăr și mai lent, rotindu-se o dată la 2,8 secunde. Dar, deoarece aceste obiecte sunt atât de dense, câmpurile gravitaționale ale acestora sunt foarte puternice, ceea ce înseamnă că pot afecta sincronizarea și unghiul impulsurilor celuilalt.

Folosind șapte telescoape puternice din întreaga lume, pe parcursul a 16 ani, aceasta este ceea ce au căutat cercetătorii.

„Urmărim propagarea fotonilor radio emiși de la un far cosmic, un pulsar și urmărim mișcarea acestora în câmpul gravitațional puternic al unui pulsar însoțitor”, spune astrofizicianul Ingrid Stairs de la Universitatea British Columbia din Canada.

„Vedem pentru prima dată cum lumina este întârziată nu numai din cauza unei curburi puternice a spațiu-timpului în jurul însoțitorului, ci și că lumina este deviată de un unghi mic de 0,04 grade pe care îl putem detecta. Niciodată până acum un astfel de experiment nu a fost efectuat la o curbură spațiu-timp atât de mare.

În total, cercetătorii au efectuat șapte teste de relativitate generală, inclusiv modul în care se modifică orientarea orbitei binare, cunoscut sub numele de precesia absidale , și felul în care pulsarii trage cu ei spațiu-timp în timp ce se învârt, a numit tragere-cadru sau efectul Lense-Thirring. Acest lucru a permis urmărirea cu precizie a sincronizarii pulsarului.

„Pe lângă undele gravitaționale și propagarea luminii, precizia noastră ne permite, de asemenea, să măsurăm efectul „dilatării timpului” care face ceasurile să funcționeze mai încet în câmpurile gravitaționale”, explică astrofizicianul Dick Manchester de la CSIRO din Australia.

„Trebuie chiar să luăm celebra ecuație a lui Einstein E = mcDouăluând în considerare efectul radiației electromagnetice emise de pulsarul care se rotește rapid asupra mișcării orbitale. Această radiație corespunde unei pierderi de masă de 8 milioane de tone pe secundă! Deși acest lucru pare mult, este doar o mică parte - trei părți într-o mie de miliarde de miliarde - din masa pulsarului pe secundă.

Rezultatele se alătură unui număr tot mai mare de măsurători de înaltă precizie ale efectelor relativiste care, până acum, sunt de acord cu predicțiile lui Einstein. Spațiul-timpîn jurul găurii negre supermasive M87*, felul în care stelele orbitează în jurul Căii Lacteepropria gaură neagră supermasivă centrală, celsincronizarea ceasurilor atomice, Asistem cu trei steleși 14 ani de observații ale apulsar clătinat– toate sunt în concordanță cu relativitatea generală.

În următorii câțiva ani, pe măsură ce vor apărea telescoape mai puternice, este probabil să vedem teste și mai precise ale gravitației în cadrul relativității generale, pe măsură ce oamenii de știință continuă să caute găuri.

„Relativitatea generală nu este compatibilă cu celelalte forțe fundamentale, descrise de mecanica cuantică. Prin urmare, este important să continuăm să punem cele mai stricte teste posibil asupra relativității generale, pentru a descoperi cum și când teoria se defectează', explică astrofizicianul Robert Ferdman de la Universitatea din East Anglia din Marea Britanie.

„Găsirea oricărei abateri de la relativitatea generală ar constitui o descoperire majoră care ar deschide o fereastră către o nouă fizică dincolo de înțelegerea noastră teoretică actuală a Universului. Și ne poate ajuta să descoperim în cele din urmă o teorie unificată a fundamentalului forțele naturii .'

Cercetarea a fost publicată în Analiza fizică X .

Despre Noi

Publicarea Faptelor Independente, Dovedite Ale Rapoartelor Privind Sănătatea, Spațiul, Natura, Tehnologia Și Mediul.