Теория общей относительности Эйнштейна была подтверждена еще раз, на этот раз в колебании пульсара в 25 000 световых лет от Земли. В течение 14 лет астрономы наблюдали вращающуюся нейтронную звезду PSR J1906 + 0746.
Их цель? Изучить колебание или прецессию двух пульсаров, вращающихся вокруг друг друга, - редкое явление, предсказываемое общей теорией относительности.
Астрономы во главе с Грегори Десвинем из Института радиоастрономии им. Макса Планка в Бонне, Германия, опубликовали свои результаты в выпуске журнала «Наука» от 6 сентября. Их результаты могут помочь оценить количество этих так называемых двойных пульсаров в нашей галактике и скорость слияния нейтронных звезд, которые могут генерировать гравитационные волны (также предсказываемые относительностью), которые можно наблюдать на Земле.
Пульсары - это быстро вращающиеся нейтронные звезды, которые излучают струи заряженных частиц со своих магнитных полюсов. Интенсивные магнитные поля ускоряют частицы почти до скорости света, создавая лучи радиоволн, которые сияют в космос, как космические маяки. С точностью, подобной часам, пульсары вращаются до тысячи раз в секунду, создавая предсказуемый импульс, когда лучи проникают через Землю. Компактные ядра мертвых звезд вмещают больше массы, чем наше Солнце, в пространство города и являются самыми компактными объектами во вселенной - идеальными объектами испытаний для теории общей теории относительности.
«Пульсары могут обеспечить тесты силы тяжести, которые нельзя выполнить любым другим способом», - говорится в заявлении соавтора исследования Ингрид Лестирс из Университета Британской Колумбии в Ванкувере. «Это еще один прекрасный пример такого теста».
Общая теория относительности, которую Альберт Эйнштейн впервые сформулировал в 1915 году, описывает, как материя и энергия деформируют ткань пространства-времени, создавая силу гравитации. Массивные плотные объекты, такие как пульсары, могут резко изгибать пространство-время. Если два пульсара оказываются на орбите друг друга, общая теория относительности предсказывает, что они могут создавать небольшое колебание при вращении, как медленно вращающаяся вершина. Это последствие гравитации называется релятивистской спиновой прецессией.
Когда астрономы обнаружили PSR J1906 + 0746 в 2004 году, он выглядел почти как любой другой пульсар, с двумя определенными поляризованными лучами, видимыми при каждом вращении. Но когда нейтронная звезда была обнаружена второй раз спустя годы, появился только один луч. Просматривая наблюдения с 2004 по 2018 год, команда Дезевиня определила, что исчезновение луча было вызвано прецессией пульсара.
Используя данные за 14 лет, они разработали модель, охватывающую 50 лет и точно предсказывающую исчезновение и повторное появление обоих пучков в результате прецессии. Когда они сравнивали модель с наблюдением, скорость прецессии соответствовала, с неопределенностью только 5%. Данные были в полном соответствии с теорией Эйнштейна.
«Этот эксперимент занял у нас много времени», - заявил Майкл Крамер, директор исследовательского отдела по фундаментальной физике в радиоастрономии Института Макса Планка. «Терпение и усердие действительно окупились».
