Õige pea, Einstein! Wobbling Pulsar kinnitab üldist relatiivsust



Einsteini üldrelatiivsusteooria on taas kord kinnitatud, seekord Maal 25 000 valgusaasta kaugusel asuva pulsaari vehkimisel. 14 aasta jooksul vaatasid astronoomid pöörlevat neutronitähte PSR J1906 + 0746.

Nende eesmärk? Kahe pulsaatori võnke või pretsessiooni uurimiseks, kui nad ringlevad üksteise ümber, on haruldane nähtus, mida ennustab üldrelatiivsus.

Astronoomid eesotsas Gregory Desvignesega Maxi Boncki Raadioastronoomia instituudist Bonnis Saksamaal avaldasid oma tulemused ajakirja 6. septembri numbris Teadus. Nende avastused võiksid aidata hinnata nende niinimetatud binaarsete impulsside arvu meie galaktikas ja neutrontähtede ühinemiskiirust, mis võivad tekitada gravitatsioonilaineid (mida ennustab ka relatiivsus), mida Maal võib täheldada.

Seotud: 8 viisi, kuidas näete Einsteini relatiivsusteooriat päriselus

Pulsad ketravad kiiresti neutronitähed laetud osakeste kiirte düüsid nende magnetpoolustest. Intensiivsed magnetväljad kiirendavad osakesi peaaegu valguse kiiruseni, luues raadiolainete kiirte, mis paistavad kosmosesse nagu kosmilised tuletornid. Kellalaadse täpsusega pöörlevad pulsaatorid kuni tuhandeid kordi sekundis, luues ennustatava impulsi, kui talad pühivad üle Maa. Surnute tähtede kompaktsed tuumad ümbritsevad linna ruumi rohkem kui meie päike ja on universumi kõige kompaktsemad objektid – ideaalsed katseisikud üldrelatiivsusteooria jaoks.

"Pulsaarid võivad pakkuda raskusteste, mida ei saa muul viisil teha," ütles uuringu kaasautor Ingrid Stairs Vancouveri Briti Columbia ülikoolist, ütles ta avalduses. "See on veel üks ilus näide sellisest testist."

Üldine relatiivsus, mille Albert Einstein sõnastas esmakordselt 1915. aastal, kirjeldab, kuidas mateeria ja energia väänavad ruumi-aja kangast gravitatsiooni jõu loomiseks. Massiivsed tihedad objektid, näiteks pulsaarid, võivad ruumi-aega dramaatiliselt painutada. Kui kaks pulssi satuvad üksteise ümber tiirlema, ennustab üldrelatiivsus, et nad võivad pöörlemisel tekitada kerget võnget, nagu näiteks aeglaselt pöörlev top. Seda raskusjõu tagajärge nimetatakse relativistlikuks spinnpretsessiooniks.

Kui astronoomid avastasid 2004. aastal PSR J1906 + 0746, nägi see välja nagu peaaegu iga teine ​​pulsar, kusjuures igal pöördel oli näha kaht kindlat polariseeritud tala. Kuid kui neutronitähte teist aastat hiljem täheldati, ilmus vaid üks kiir. Vaadeldes vaatlusi aastatel 2004–2018, leidis Desevignesi meeskond, et tala kadumise põhjustas Pulsari pretsessioon.

Kasutades 14-aastaseid andmeid, töötasid nad välja 50-aastase mudeli, ennustades täpselt mõlema tala kadumist ja uuesti ilmnemist pretsessioonist. Kui nad võrdlesid mudelit vaatlusega, siis pretsessiooni määr vastas vaid 5% määramatusega. Andmed olid täiesti kooskõlas Einsteini teooriaga.

"Eksperimendi läbiviimine võttis kaua aega," ütles raadioastronoomia uurimisosakonna Max Plancki instituudi fundamentaalfüüsika direktor Michael Kramer, ütles ta avalduses. "Olla kannatlik ja usin on end kindlasti ära tasunud."