Незвичайний пульсар підтвердив теорію відносності

0
64

За допомогою Дуже Великого Телескопа ESO (VLT) і цілого ряду радіотелескопів по всьому світу астрономи виявили і досліджували незвичайну подвійну зоряну систему, яка складається із самої масивної з відомих на сьогодні нейтронних зірок і обертається навколо неї білого карлика, повідомляє сайт Європейської Південної Обсерваторії. Ця дивна парочка дозволяє виконати перевірку теорії гравітації Ейнштейна (її ще називають загальною теорією відносності) способами, якими досі це зробити було неможливо. Поки нові спостереження в точності узгоджується з передбаченнями загальної теорії відносності і не вкладаються в альтернативні теорії.

Міжнародна група астрономів зареєструвала екзотичний подвійний об’єкт, що складається з незвично масивної нейтронної зірки, яка обертається з частотою 25 оборотів в секунду, і білого карлика, облетающего навколо неї за два з половиною години. Нейтронна зірка є пульсаром, тобто випромінює пульсуючі радіохвилі, що приймаються радиотелескопами на Землі. Хоча ця незвичайна подвійна зірка дуже цікава й сама по собі, вона до того ж являє собою унікальну лабораторію, в якій можна тестувати фізичні теорії.

Пульсар, який має позначення PSR J0348+0432, є залишком вибуху наднової. Він удвічі важче Сонця, однак поперечник його всього 20 км. Сила тяжіння на його поверхні більш, ніж у 300 мільярдів разів перевищує силу земного тяжіння, а в його центрі в кубику з об’ємом шматочок цукру міститься більше мільярда тонн речовини. Зірка-компаньйон, білий карлик, менш екзотичний; це тьмяно світиться залишок набагато більш легкої зірки, яка втратила свою атмосферу і повільно остигає.

“Я спостерігав цю систему з телескопом VLT ESO в пошуках змінності світлового випромінювання білого карлика, викликаної його орбітальним рухом навколо пульсара”, — говорить Джон Антоніадіс (John Antoniadis), аспірант Інституту радіоастрономії Макса Планка (MPIfR) в Бонні, основний автор статті. “Прикидки, виконані прямо на місці, показали, що цей пульсар – справжній важковаговик. Він виявився вдвічі важче Сонця, і, отже, є найбільш масивної відомої нам нейтронної зіркою. А ще це чудова лабораторія фундаментальної фізики”.

Загальна теорія відносності Ейнштейна, яка пояснює тяжіння кривизною простору-часу, створеної присутністю мас і енергій, з тих пір, як вона майже сто років тому була опублікована, підтверджувалася всіма експериментальними перевірками. І все ж у цій теорії виявляються глибокі суперечності.

Фізики розробили декілька інших теорій гравітації, прогнози яких відрізняються від тих, які дає теорія відносності. Для деяких альтернативних теорій відмінності між ними і теорією Ейнштейна могли б проявитися тільки у вкрай сильних гравітаційних полях, знайти які в Сонячній системі неможливо. В цьому відношенні PSR J0348+0432 є воістину екстремальним об’єктом, навіть у порівнянні з іншими пульсарами, які вже використовувалися для точного тестування Ейнштейнівської загальної теорії відносності. В таких сильних гравітаційних полях малий приріст маси може викликати великі зміни просторово-часової структури навколо таких об’єктів. До цих пір астрономи не уявляли собі, що могло б відбуватися в околицях настільки масивної нейтронної зірки, як PSR J0348+0432. Її відкриття, таким чином, дає унікальну можливість перенести тестування гравітаційних теорій на новий ґрунт.

Дослідники скомбінували спостереження білого карлика, виконані на VLT, і високоточну реєстрацію часів приходу імпульсів від пульсара радиотелескопами. Настільки тісний подвійна система повинна втрачати енергію, випромінюючи гравітаційні хвилі, а це в свою чергу повинно викликати дуже малі зміни орбітального періоду системи. Ці зміни і виходять дещо різними в загальній теорії відносності і в конкуруючих з нею теоріях.

“Наші радионаблюдения виявилися такими точними, що ми змогли виміряти зміни орбітального періоду величиною в 8 мільйонних часток секунди в рік, що повністю відповідає прогнозам теорії Ейнштейна”, – повідомляє Пауло Фрейре (Paulo Freire), один з дослідників.

Loading player…