Теорія загальної відносності Ейнштейна ще раз підтверджена, на цей раз під час коливання пульсара, що знаходиться в 25000 світлових років від Землі. Протягом 14 років астрономи спостерігали прядильну нейтронну зірку PSR J1906 + 0746.
Їх мета? Вивчити коливання або прецесію двох пульсарів, коли вони орбітують один з одним, рідкісне явище, передбачене загальною відносністю.
Астрономи під керівництвом Грегорі Десвінья з Інституту радіоастрономії Макса Планка в Бонні, Німеччина, опублікували свої результати у випуску 6 вересня журналу Science. Їхні висновки можуть допомогти оцінити кількість цих так званих бінарних пульсарів у нашій галактиці та швидкість злиття нейтронних зірок, які можуть створювати гравітаційні хвилі (також прогнозовані відносністю), які можна спостерігати на Землі.
Пульсари швидко обертаються нейтронними зірками, які пускають струмені заряджених частинок з їх магнітних полюсів. Інтенсивні магнітні поля прискорюють частинки майже до швидкості світла, створюючи промені радіохвиль, які сяють у космос, як космічні маяки. З годинниковою точністю пульсари обертаються до тисяч разів за секунду, створюючи передбачуваний імпульс, коли промені прокочуються по Землі. Компактні сердечники мертвих зірок набігають більшу масу, ніж наше Сонце, в простір міста і є найбільш компактними об'єктами у Всесвіті - ідеальними тестами для теорії загальної відносності.
"Пульсари можуть забезпечити випробування на гравітацію, які неможливо зробити іншим способом", - йдеться у співавторі дослідження Інгрід Схід з Університету Британської Колумбії у Ванкувері. "Це ще один прекрасний приклад такого випробування".
Загальна відносність, яку Альберт Ейнштейн вперше сформулював у 1915 році, описує, як матерія та енергія викривляють тканину простору-часу для створення сили тяжіння. Масивні щільні предмети, такі як пульсари, можуть різко згинати простір-час. Якщо два пульсари опиняються на орбіті один одного, загальна коефіцієнт відносності передбачає, що вони можуть створювати незначне коливання під час обертання, як повільно обертається верхівка. Цей наслідок тяжіння називається релятивістською спіновою прецесією.
Коли астрономи виявили PSR J1906 + 0746 в 2004 році, він виглядав як майже кожен другий пульсар, з двома певними поляризованими променями, що видно при кожному обертанні. Але, коли нейтронна зірка спостерігалася вдруге через роки, з’явився лише один промінь. Просіюючи спостереження з 2004 по 2018 рік, команда Desevignes встановила, що зникнення пучка було викликано прецесією пульсару.
Використовуючи дані 14 років, вони розробили модель, що охоплює 50 років і точно прогнозуючи зникнення та повторне поява обох променів від прецесії. Коли вони порівнювали модель із спостереженням, швидкість прецесії відповідала лише 5% невизначеності. Дані цілком відповідали теорії Ейнштейна.
"Експеримент у нас зайняв багато часу", - йдеться в повідомленні Майкла Крамера, директора фундаментальної фізики Інституту Макса Планка в радіоастрономії. "Терпіння та старанність справді окупилися".
