Общая теория относительности, предложенная Альбертом Эйнштейном в 1916 году, утверждает, что гравитация является следствием характерной пространственно-временной гибкости: массивные объекты искажают космическую материю, создавая своего рода колодец, вокруг которого расположены орбиты других тел.
Как и все научные теории, общая теория относительности способна давать прогнозы о тех или иных физических явлениях. Одним из наиболее важных является принцип «эквивалентности» – понятие о том, что все объекты падают одинаково, независимо от того, насколько они велики или из чего они сделаны.
Учёные неоднократно подтверждали принцип эквивалентности на Земле — и даже на Луне. В 1971 году астронавт «Аполлон-15» Дэвид Скотт бросил одновременно перо и молоток; два объекта упали в серый лунный грунт одновременно. (На нашей планете, конечно, перо окажется намного позже, чем молоток).
Но трудно понять, применим ли принцип эквивалентности в ситуациях, когда задействованные объекты невероятно плотные или массивные. Это пространство для маневра дало надежду сторонникам альтернативных теорий гравитации, но стоит признать, что такие люди остаются в меньшинстве.
Международная группа астрономов проверила принцип эквивалентности в экстремальных условиях, на системе, состоящей из двух сверхплотных звёзд, известных как белые карлики, и ещё более плотной нейтронной звезды.
Нейтронная звезда – быстро вращающийся тип звёзд, известный как пульсар. Эти экзотические объекты названы так, потому что они создают излучение в регулярных импульсах. Однако это только эффект наблюдателя; пульсары непрерывно излучают из своих полюсов, но приборы астрономов фиксируют эти лучи только тогда, когда они направлены на Землю. И поскольку пульсары вращаются, они могут направить своё излучение на Землю только через регулярные промежутки времени.
Система, о которой идёт речь, известная как PSR J0337 + 1715, расположена на расстоянии 4 200 световых лет от Земли, в направлении созвездия Тельца. Пульсар, который вращается 366 раз в секунду, имеет общую орбиту с одним из белых карликов; пара вращается вокруг общего центра масс каждые 1,6 земных дня. Этот дуэт находится на 327-дневной орбите с другим белым карликом, который находится намного дальше.
Пульсар вмещает примерно 1,4 массы Солнца, тогда как белый карлик вмещает всего 0,2 солнечных масс и равен примерно размеру Земли. Таким образом, это очень разные объекты, но они должны быть вытянуты внешним белым карликом, если принцип эквивалентности верен.
Исследователи отслеживали движения пульсара, контролируя его радиоволновое излучение. Они делали это в течение шести лет, используя радиотелескоп «WSRT» в Нидерландах, телескоп «Green Bank» в Западной Вирджинии и обсерваторию Аресибо в Пуэрто-Рико.
«Мы можем объяснить каждый импульс нейтронной звезды, так как мы ведём наблюдения, – заявила руководитель исследования Энн Арчибальд из Нидерландского института радиоастрономии. – И мы можем говорить о его местоположении в пределах нескольких сотен метров. Это достаточно точные данные о том, где была нейтронная звезда и куда она идёт».
Нарушение принципа эквивалентности проявлялось бы искажением на орбите пульсара. Это искажение привело бы к тому, что излучение пульсара достигнет немного другого значения, чем ожидалось.
Но исследователи не обнаружили таких искажений.
«Если есть разница, то не более трёх миллионных», – заявила соавтор Нина Гусинская из Амстердамского университета.
«Теперь любой, кто является сторонником альтернативной теории гравитации, имеет ещё меньше места для маневра, так как их теория должна соответствовать тому, что мы видели, – добавила Гусинская. – Кроме того, мы улучшили точность предыдущего теста силы тяжести как внутри Солнечной системы, так и с другими пульсарами в 10 раз».
Источник: space.com
Перевод: Арушанян Артур
