Общая теория относительности Эйнштейна вновь выдерживает испытания на прочность. Исследователи подтвердили 7 явлений, вытекающих из теории относительности, при наблюдениях системы из двух быстро вращающихся пульсаров. Выяснилось, что теория Эйнштейна соответствует наблюдениям на 99,99 процента. Об этом сообщили ученые в журнале «Physical Review X».
«Мы провели наблюдения системы из двух нейтронных звезд очень высокой плотности. Она представляет собой уникальную лабораторию для проверки гравитационных теорий», – говорит Майкл Крамер из Института имени Макса Планка. Ещё в 2003 году исследователи обнаружили уникальную бинарную систему, состоящую из двух пульсаров. Затем на протяжении 16 лет ученые наблюдали за излучением этих пульсаров, используя радиотелескопы, расположенные в разных частях планеты.
Пульсары являются нейтронными звездами, то есть это остатки взорвавшихся звезд. Вещество в них настолько плотно сжато, что они обладают массой нашего Солнца при диаметре всего 24 километра. Многие такие звезды вращаются с большой скоростью и обладают сильным магнитным полем, вдоль оси которого они излучают высококонцентрированное световое и радиоизлучение. При этом ось магнитного поля пульсара имеет наклон относительно оси его вращения. Когда конус излучения попадает на Землю, ученые получают регулярные импульсы, – отсюда и происходит название этих космических объектов.
Эта система звезд, получившая название PSR J0737-3039, состоит из 2-х пульсаров, делающих оборот относительно друг друга за 147 минут. Находятся они от Земли на расстоянии 2400 световых лет. Один пульсар вращается очень быстро и делает 44 оборота в секунду, его компаньон вращается за 2,8 секунды. Из-за этих быстрых вращений и огромной массы пульсаров эти два объекта идеально подходят для изучения релятивистских эффектов при быстрых движениях и сильной гравитации.
По попадающим на Землю импульсам излучения, которые медленно меняются, можно было определить, что пульсары излучают энергию в виде гравитационных волн, приближаясь друг к другу при этом. Астрофизикам также удалось определить, что в гравитационном поле пульсаров происходит замедление времени. Также они наблюдали отклонение света из-за гравитации. Это было измерено впервые.
Исследователи смогли определить медленное изменение орбит, по которым движутся две звезды. Это явление наблюдается в нашей Солнечной системе, где искривление пространства-времени вызывает смещение орбиты Меркурия относительно Солнца. Объяснение этого изменения орбиты было первым крупным успехом теории относительности. Для двойной системы пульсаров исследователи сделали шаг вперед: так как пульсары очень быстро вращаются, то они изменяют пространство-время рядом с собой.
Новые результаты исследований успешно доказывают правильность общей теории относительности, тем не менее они не указывают на новые физические эффекты, выходящие за её рамки. Для этого результаты наблюдений должны были бы отличаться от прогнозов. «Возможно, однако, когда-нибудь мы действительно обнаружим отклонение от общей теории относительности», – говорит Крамер.
Читайте также:
Всё ли расширяется во Вселенной?
10 удивительных фактов о звёздах
В конце концов, во Вселенной может не быть тёмной энергии
Что будет, если черная дыра внезапно взорвется?