Es gelang den Astronomen, die Änderung der Gravitationskonstante über Milliarden von Jahren der Existenz des Universums einzuschränken.
Zu diesem Zweck untersuchten sie die Auswirkung dieser Änderung auf die Entwicklung und die Schwingungseigenschaften eines der ältesten bekannten Sterne im Universum - KIC 7970740, dessen Alter etwa 11 Milliarden Jahre beträgt.
Es wird allgemein angenommen, dass die sogenannten fundamentalen physikalischen Konstanten an allen Punkten im Raum und zu jedem Zeitpunkt gleich sind.
Wissenschaftler bauen jedoch Theorien auf, in denen eine allmähliche Änderung dieser Größen zulässig ist.
Manchmal ist diese Änderung sehr klein, sodass wir sie nicht direkt beheben können, und in anderen Modellen sind diese Änderungen für einige beobachtete Effekte verantwortlich, die normalerweise unterschiedlich interpretiert werden.
Solche Grundkonstanten können die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, die Elementarladung, die Masse des Elektrons und des Protons, die Planck-Konstante und die Gravitationskonstante umfassen.
Es ist schwierig, einige Größen direkt mit hoher Genauigkeit zu messen, daher wird nach der Drift ihrer Kombinationen gesucht, beispielsweise nach einer Feinstrukturkonstante, die die Elektronenladung, die elektrische Konstante, die Lichtgeschwindigkeit und die Planck-Konstante in Beziehung setzt.
Die Beziehungen zwischen Spektrallinien, die mit hoher Genauigkeit gemessen werden können, hängen von diesem Wert ab.
Die moderne Gravitationstheorie - die allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein - basiert auf dem Äquivalenzprinzip, das die Unabhängigkeit des Ergebnisses eines lokalen Experiments in einem frei fallenden Bezugssystem von einer Position in der Raumzeit anzeigt.
Mit anderen Worten wird im Rahmen von GR angenommen, dass die Gravitationskonstante G per Definition unverändert ist.
Gleichzeitig ist diese Größe aus Sicht komplexerer Konzepte wie der Stringtheorie und einiger Arten modifizierter Gravitation keine fundamentale Konstante und kann sich im Laufe der Zeit ändern.
Drift G wird experimentell auf verschiedene Arten gesucht. Die derzeit genaueste Methode ist die Laserposition des Mondes, mit der Sie dank der dort platzierten Reflektoren die Entfernung zum nächsten kosmischen Körper sehr genau berechnen können.
Die derzeitige Beschränkung der Variation dieser Konstante, definiert als das Verhältnis ihrer zeitlichen Ableitung zum Wert von Ġ / G selbst, beträgt (7,1 ± 7,6) × 10−14 Jahr - 1. Innerhalb der Fehlergrenzen unterscheidet sich dieser Wert nicht von Null, daher wird gesagt, dass es keinen signifikanten Trend gibt.
Dänische Astrophysiker unter der Leitung von Earl Patrick Bellinger von der Universität Aarhus haben eine neue Schätzung der zeitlichen Abweichung G vorgestellt, die auf der Beobachtung und Modellierung des antiken niedrigmetallischen Sterns KIC 7970740 basiert Kepler-Weltraumteleskop.
Die Eigenschaften solcher Schwingungen sind mit den Parametern des Sterns verknüpft und ermöglichen die Berechnung seiner globalen Eigenschaften.
Wenn wir auch annehmen, dass die vorhandene Theorie der Sternentwicklung hinreichend genau ist, können wir durch Vergleich der Modellergebnisse und Beobachtungen Einschränkungen für das Alter und die Geschichte des Sterns feststellen.
Die Autoren erhielten eine Schätzung von Ġ / G = (2,1 ± 2,9) × 10-12 Jahr - 1, was auch mit dem Fehlen von Änderungen vereinbar ist.
Diese Schätzung ist etwas schlechter als die genauesten, die es bereits gibt, unterscheidet sich jedoch in einem wichtigen Aspekt von ihnen: Sie begrenzt die Änderung der Konstanten über Milliarden von Jahren, während die Laserortung des Mondes nur für einige Jahrzehnte durchgeführt wird.
Die Gravitationskonstante beeinflusst mehrere Parameter des Sterns. Insbesondere ist die Gesamthelligkeit bis zum 7.
Grad proportional zu G, daher wirkt sich eine konstante zeitliche Änderung direkt auf die Entwicklungsrate des Sterns aus.
Änderungen der Schwerkraft führen auch zu Verschiebungen der Frequenzen der Sternpulsationen und ihrer Eigenschaften.
Astronomen schreiben, dass diese Methode entwickelt werden kann, indem sie auf Sternensembles angewendet wird, für die genaue Beobachtungsdaten vorliegen.
Auf diese Weise können Sie die Drift von G noch stärker einschränken. Auf ähnliche Weise können Sie auch versuchen, andere fundamentale Konstanten zu ändern, die sich auf die Eigenschaften der Sterne auswirken.