Einsteinova teorija gravitacije je prestala najtežji preizkus doslej

Ukrivljen prostor-čas okoli galaksije

Po Einsteinovi teoriji splošne relativnosti se masivni predmeti, kot so galaksije, izkrivljajo v prostoru-času. (Slika: University of Warwick)



Einsteinova teorija splošne relativnosti je opravila najtežji preizkus doslej z letečimi barvami, poroča nova študija.



Splošna teorija relativnosti, ki jo je veliki fizik predlagal leta 1916, trdi, da je gravitacija posledica prožnosti prostora in časa: masivni predmeti popačijo kozmično tkivo in ustvarijo nekakšno vrtino, okoli katere krožijo druga telesa.

Tako kot vse znanstvene teorije tudi splošna relativnost omogoča napovedi. Eno najpomembnejših je „načelo enakovrednosti“ - misel, da vsi predmeti padajo na enak način, ne glede na to, kako veliki so in iz česa so narejeni. [Razložena Einsteinova teorija relativnosti (infografika)]



Raziskovalci so večkrat potrdili načelo enakovrednosti na Zemlji - in, kar je znano, na Luni. Leta 1971 je astronavt Apolla 15 David Scott istočasno spustil pero in kladivo; oba sta hkrati udarila v sivo lunarno umazanijo. (Na Zemlji bi seveda perje plapolalo na tla veliko kasneje kot kladivo, če bi ga držalo naše ozračje.)

Težko pa je vedeti, ali načelo enakovrednosti velja v vseh situacijah - ko so vpleteni predmeti na primer neverjetno gosti ali masivni. Ta prostor za premikanje je dal upanje privržencem teorij alternativne gravitacije, čeprav takšni ljudje ostanejo v manjšini .

Nova študija bi jim lahko vzela nekaj zraka iz optimizma. Mednarodna skupina astronomov je v ekstremnih pogojih preizkusila načelo enakovrednosti: sistem, sestavljen iz dveh super gostih zvezdnih trupel, znanih kot beli pritlikavci, in še gostejše nevtronske zvezde.



Nevtronska zvezda je hitro vrteča se vrsta, znana kot pulsar. Ti eksotični predmeti so tako poimenovani, ker se zdi, da oddajajo sevanje v pravilnih impulzih. Vendar je to le opazovalni učinek; pulzarji nenehno oddajajo sevanje s svojih polov, vendar astronomski instrumenti pobirajo te žarke šele, ko so usmerjeni proti Zemlji. In ker se pulsarji vrtijo, lahko svoje polove v rednih časovnih presledkih usmerijo proti Zemlji.

Zadevni sistem, znan kot PSR J0337+1715, se nahaja 4 200 svetlobnih let od Zemlje v smeri ozvezdja Bik. Pulsar, ki se vrti 366-krat na sekundo, v notranjosti kroži z enim od belih pritlikavcev; par kroži v skupnem središču mase vsakih 1,6 zemeljskih dni. Ta duo je v 327-dnevni orbiti z drugim belim škratom, ki leži veliko dlje.

Pulsar pakira 1,4 -krat večjo maso sonca v kroglo velikosti Amsterdama, medtem ko notranji beli pritlikavec skriva le 0,2 sončne mase in je približno velikosti Zemlje. Torej so zelo različni predmeti - vendar jih mora zunanji beli pritlikavec potegniti na enak način, če je načelo enakovrednosti na denarju.



Raziskovalci so spremljali gibanje pulsarja s spremljanjem njegovih emisij radijskih valov. To so počeli šest let z uporabo nizozemskega radijskega teleskopa Westerbork Synthesis, teleskopa Green Bank v Zahodni Virginiji in observatorija Arecibo v Portoriku.

'Od začetka opazovanja lahko upoštevamo vsak impulz nevtronske zvezde,' je v izjavi dejala vodja študije Anne Archibald, podoktorska raziskovalka na Univerzi v Amsterdamu in na Nizozemskem inštitutu za radijsko astronomijo. 'In lahko določimo njegovo lokacijo na razdalji nekaj sto metrov. To je res natančna pot, kje je bila nevtronska zvezda in kam gre. '

Kršitev načela enakovrednosti bi se pokazala kot popačenje v tuljavi pulzarja-razlika med potjo nevtronske zvezde in njeno notranjo spremljevalko belega pritlikavca. To popačenje bi povzročilo, da bi pulzarsko sevanje prispelo v nekoliko drugačnem času, kot je bilo pričakovano.

Toda raziskovalci niso odkrili takšnega izkrivljanja.

'Če je razlika, to niso več kot 3 deli na milijon,' je v isti izjavi zapisala soavtorica Nina Gusinskaia, doktorska študentka na univerzi v Amsterdamu.

'Zdaj ima vsak, ki ima alternativno teorijo gravitacije, še ožji nabor možnosti, v katere se mora njihova teorija prilagoditi, da se ujema s tem, kar smo videli,' je dodala Gusinskaia. 'Prav tako smo izboljšali natančnost najboljšega prejšnjega preizkusa gravitacije, tako v sončnem sistemu kot z drugimi pulzarji, za faktor približno 10.'

Nova študija je bila danes (4. julija) objavljena na spletu v časopis Nature .

Sledite Mikeu Wallu na Twitterju @michaeldwall in Google+ . Sledi nam @Spacedotcom , Facebook ali Google+ . Prvotno objavljeno dne demokratija.eu .