Пулсарът доказва неизменяемостта на гравитационната константа

С помощта на изключително прецизни измервания на пулсар, въртящ се около орбитата на Бялото джудже, астрономите откриха, че гравитационната константа, която определя силата на гравитацията, е „окуражаващо постоянна“ в цялата Вселена.

Отдавна се вярва, че гравитационната константа (или просто "G") е една и съща в цялата Вселена, точно както скоростта на светлината във вакуум и константата на Планк са известни универсални константи. Но как можем да сме сигурни в това?

В миналото учените отразяваха лазерите от Луната, за да определят разстоянието до Земята, приближавайки се до точното измерване на Г. И сега учените, използвайки радиотелескопа на Зелената банка в Западна Вирджиния и обсерваторията Аресибо в Пуерто Рико, изследваха детайлно Слънчевата система и фиксираха постоянни мигания произведени от въртяща се неутронна звезда или пулсар, които са отдалечени на хиляди светлинни години.

Пулсарите са космически часовник на нашата Вселена. Това са древните останки от големи звезди, които излязоха, оцелели от експлозия на свръхнова и сега се състоят от много плътна, деградираща материя, по-малка от 32 км в диаметър. Пулсарите също имат мощни магнитни полета, които могат да генерират изключително колимирани лъчи на радиоизлъчване. Всеки път, когато пулсарът се върти, полярните лъчи могат да бъдат изпратени на Земята и записани под формата на пулсации: точно като светкавица на светлината на разстояние. За измерване на времето, тази вълна е абсолютно препратка. Астрономите наблюдават тези обекти като най-точните хронометристи във Вселената, конкурирайки се с най-напредналите атомни часовници, които имаме на Земята.

Сега, изучавайки един от специалните пулсари, наречени PSR J1713 + 0747, астрономите направиха най-точните измервания на G извън слънчевата система.

„Свръхестественото постоянство на тези звездни останки е интригуващо доказателство, че основната сила на гравитацията,„ големият G на физиката ”, остава непроменена в пространството, казва астрономът Weiwei Zhu, бивш служител на Университета в Британска Колумбия в Канада. "Това наблюдение има важни последици за космологията и някои основни сили на физиката."

Жу е водещ автор на ново проучване, публикувано в Astrophysical Journal.

PSR J1713 + 0747 е идеалната лаборатория за изучаване на най-фундаменталните ценности на пространството, времето и относителността. Първо, тя има уникална широка орбита около бяло джудже. Pulsar отнема 68 дни, за да завърши пълен кръг. Също така е невероятно ярък - един от най-ярките известни пулсари. Като двойна звезда, системата губи много малко количество енергия чрез гравитационни вълни - явления, предсказани от общата теория на относителността на Айнщайн.

Тяхната широка и стабилна орбита означава, че тази загуба на енергия е изключително малка и има малък ефект върху орбитата на пулсара, което я прави основна мишена за всяко наблюдение на гравитацията. (При по-компактна орбита ще се изразходва повече енергия за отделяне от системата с помощта на гравитационни вълни, ще бъдат създадени грешки при измерванията на характеристиките на пулсарната орбита.) По този начин сега можем точно да измерим гравитационния характер на тази звездна система. Защо това е важно?

Двойно-звездната система на пулсара и бялото джудже са на разстояние от 3750 светлинни години от Земята и стойността на G, получена след 21 години радио наблюдения, почти напълно съвпада с най-точните измервания на G, получени от нашата Слънчева система. По този начин изглежда (поне в този тест), че G е постоянна в цялата известна вселена.

"Гравитацията е силата, която свързва звезди, планети и галактики заедно", казва астрономът и съавторът Скот Рънс от Националната радиоастрономическа обсерватория (NRAO). "Въпреки че изглежда постоянно на Земята, има някои теории в космологията, в които се приема, че гравитацията може да се промени в друго време или в други части на Вселената."

"Тези нови и стари резултати ни позволяват да изключим уверено вероятността за съществуването на" специални "времена или места с различно гравитационно поведение", каза астрономът и съавторът Ингрид Стрейс, също от Университета на Британска Колумбия в Канада. "Теориите на гравитацията, които се различават от общата теория на относителността, често правят такива прогнози и ние поставихме нови рамки на параметрите, описващи тези теории."

"Гравитационната константа е фундаментална константа на физиката, така че е важно да се провери това общо предположение, като се използват обекти на различни места, времена и условия", добавя Жу. "Фактът, че виждаме, че гравитацията се държи по същия начин, както в нашата слънчева система, така и в системи на далечни звезди, потвърждава, че гравитационната константа всъщност е универсална." Интересно е, че в близко бъдеще ще получим още една „лаборатория на теорията на относителността”, когато глобалната програма Event Horizon Telescope (EHT) започва да получава данни с висока точност, вероятно до края на тази година.

EHT е глобален интерферометър на разпределена радиоантенна, записваща данни от супермасивна черна дупка в центъра на нашата галактика, известна като Стрелец A * (или Sgr A *). Астрономите се готвят за първи път да погледнат в силната гравитационна лаборатория, която разкрива най-екстремната гравитационна среда, известна досега, и потенциално - отваряне на физиката отвъд общата теория на относителността.

Интересно е да се види дали стойността на G ще остане постоянна дори на ръба на Event Horizon ...

Коментари (0)
Популярни статии
Търсене