Выдержала ли общая теория относительности Эйнштейна испытание временем, или это знаменитое описание гравитации изменилось под влиянием исследований? Группа астрономов использовала пару чрезвычайно плотных остатков звезды, чтобы проверить теорию.
Новая проверка старой теории
В 1919 году ученые отправились в Бразилию и Сан-Томе и Принсипи, чтобы стать свидетелями солнечного затмения и измерить тонкое отклонение звездного света, вызванное массой Солнца. Этот эксперимент был одним из первых получивших широкую огласку серий тестов общей теории относительности , которая определяет искривление пространства-времени материей и энергией. Теория выдерживала проверку за проверкой, но это не остановило астрономов от попыток опровергнуть ее.
По мере того, как наше понимание Вселенной и инструментов, находящихся в нашем распоряжении, становилось все более и более изощренным, становились все более изощренными и наши тесты; теперь команда под руководством Хао Дина (Технологический университет Суинберна и Центр передового опыта ARC по открытию гравитационных волн, Австралия) присоединилась к историческим поискам, чтобы изучить вековую теорию гравитации с использованием объекта, еще не известного миру, когда Эйнштейн написал теорию пульсаров в 1915 году .
Двойные следящие пульсары представляют собой намагниченные чрезвычайно плотные остатки звезд, излучающие лучи излучения. В редких случаях обе звезды в двойной системе могут превратиться в пульсары; открытие двойного пульсара в 1974 году и его важность как испытательного полигона для теории гравитации принесли Расселу Халсу и Джозефу Тейлору Нобелевскую премию.
Астрономы используют двойные пульсары для проверки предсказаний OTW, измеряя скорость, с которой их орбиты распадаются по мере потери энергии в виде гравитационных волн . Предыдущие измерения скорости орбитального распада для одного из 16 подтвержденных двойных пульсаров, PSR J1537 + 1155, не согласовывались с предсказаниями OTW на 9% — гораздо большее расхождение, чем для других систем.
К сожалению, лучший способ измерить расстояние до пары пульсаров основан на предсказаниях общей теории относительности, поэтому его нельзя использовать для проверки этой теории. Теперь Дин и его коллеги определили новое расстояние до пульсара PSR J1537+115 старомодным способом: путем измерения видимого движения системы по отношению к фоновым звездам по мере движения Земли вокруг Солнца ( метод параллакса ).
В поисках точности
Для выполнения обновленного измерения расстояния Дин и его коллеги использовали данные массива очень длинных базовых линий (VLBA) — сети радиотелескопов, разбросанных по всему миру, с разрешающей способностью одной радиоантенны на расстоянии 8600 км. Команда тщательно объединила измерения, проведенные в течение шести лет, чтобы получить наиболее точное расстояние до системы двойных пульсаров, когда-либо полученное, не предполагая, что OTW верен: 0,94 килопарсека (3066 световых лет ).
Благодаря этому новому измерению расхождение между наблюдениями и предсказаниями теории относительности сократилось всего до 2,3%. Забегая вперед, Дин и его коллеги предсказывают, что высокочувствительные инструменты с очень длинной базой еще больше уточнят нашу оценку расстояния до PSR J1537 + 115 и потенциально устранят оставшиеся расхождения между наблюдениями и теорией.