Международная коллаборация ученых произвела, вероятно, самое точное на сегодняшний день подтверждение одного из основополагающих принципов Общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна – принципа универсальности свободного падения.
Если кратко, то суть этого принципа состоит в том, что тела разной массы получают в гравитационном поле абсолютно одинаковое ускорение, независимо от их состава. Принцип универсальности свободного падения был проверен еще Галилеем, сбрасывавшим тела разной массы с вершины Пизанской башни, а также подтвержден в дальнейшем астрономами в масштабе Солнечной системы, где изучалось падение двух объектов разной массы, Земли и Луны, в гравитационном поле Солнца.
В новом исследовании астрономы продемонстрировали, что принцип универсальности свободного падения не перестает выполняться даже в том случае, когда мы имеем дело с экзотическими астрономическими объектами, характеризующимися мощной самогравитацией, такими как пульсары, на примере тройной системы радиопульсара PSR J0337+1715. Объекты с высокой самогравитацией отличаются от привычных нам астрономических объектов тем, что большая часть их массы связана с их собственной гравитационной энергией, в соответствии со знаменитым эйнштейновским соотношением E = mc^2.
Пульсары представляют собой быстровращающиеся нейтронные звезды – сверхплотные тела, образующиеся после сброса массивной звездой ее газовых оболочек и последующего взрыва как сверхновой. В системе пульсара PSR J0337+1715 имеются, помимо нейтронной звезды, два белых карлика, представляющих собой догорающие остатки звезд средней массы. В своей работе команда под руководством доктора Гийома Вуазена (Guillaume Voisin) из Манчестерского университета, Великобритания, провела наблюдения данной системы при помощи радиотелескопа Нансе, Франция, и смогла при помощи точных измерений параметров системы показать, что пульсар и ближний к нему (расположенный на расстоянии в 1/10 радиуса орбиты Меркурия от пульсара) белый карлик падают на другой, расположенный поодаль (на расстоянии чуть больше одной астрономической единицы, то есть расстояния от системы Земля-Луна до Солнца) белый карлик с совершенно одинаковым ускорением. Говоря количественно, эти новые наблюдения показали, что экстремальное гравитационное поле пульсара отклоняется не более чем на 1,8 миллионной доли (с доверительной вероятностью 95%) от предсказаний, сделанных на основе ОТО.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение