Теорията на Айнщайн за обща относителност е потвърдена за пореден път, този път в колебание на пулсар на 25 000 светлинни години от Земята. В продължение на 14 години астрономите наблюдават въртящата се неутронна звезда PSR J1906 + 0746.
Тяхната цел? За да се изучи колебанието или прецесията на два пулсара, докато те обикалят около себе си, рядко явление, предвидено от общата относителност.
Астрономите, водени от Грегъри Десвинес от Института за радиоастрономия „Макс Планк“ в Бон, Германия, публикуваха резултатите си в брой от 6 септември на списанието Science. Техните открития биха могли да помогнат да се оцени броят на тези така наречени бинарни пулсари в нашата галактика и скоростта на сливанията на неутронни звезди, които могат да произведат гравитационни вълни (също прогнозирани от относителността), които могат да бъдат наблюдавани на Земята.
Пулсарите бързо въртят неутронни звезди, които лъчат струи на заредени частици от магнитните си полюси. Интензивните магнитни полета ускоряват частиците до почти скоростта на светлината, създавайки лъчи от радиовълни, които блестят в космоса като космически фарове. С точност, подобна на часовника, пулсарите се въртят до хиляди пъти в секунда, създавайки предсказуем импулс, когато лъчите преминават през Земята. Компактните ядра на мъртвите звезди набират повече маса от нашето слънце в пространството на един град и са най-компактните обекти във Вселената - идеални тестове за теория на общата относителност.
"Пулсарите могат да осигурят тестове за гравитация, които не могат да бъдат направени по друг начин", казва в изявление съавторът на Ингрид Стълби от Университета на Британска Колумбия във Ванкувър. "Това е още един красив пример за такъв тест."
Общата относителност, която Алберт Айнщайн за първи път формулира през 1915 г., описва как материята и енергията изкривяват тъканта на пространството-времето, за да създадат силата на гравитацията. Масивните плътни предмети, като пулсари, могат драстично да огъват пространството-времето. Ако два пулсара се окажат в орбита помежду си, общата относителност предсказва, че могат да създадат леко колебание, докато се въртят, като бавно въртящ се връх. Това следствие от гравитацията се нарича релативистична спина прецесия.
Когато астрономите откриха PSR J1906 + 0746 през 2004 г., той изглеждаше като почти всеки друг пулсар, с две определени, поляризирани лъчи, видими при всяко въртене. Но когато неутронната звезда беше наблюдавана втори път години по-късно, се появи само един лъч. Преминавайки през наблюдения от 2004 до 2018 г., екипът на Desevignes установи, че изчезването на лъча е причинено от прецесията на пулсара.
Използвайки данните от 14 години, те разработиха модел, обхващащ 50 години и точно прогнозирайки изчезването и появата на двете лъчи от прецесията. Когато сравняват модела с наблюдението, скоростта на прецесия съвпада, като само 5% несигурност. Данните бяха в пълно съответствие с теорията на Айнщайн.
"Експериментът ни отне много време," каза в изявление Майкъл Крамер, директор на фундаменталната физика на Института Макс Планк в изследователския отдел по радиоастрономия. „Да бъдеш търпелив и старателен наистина се е изплатило“.
