Международная команда учёных во главе с Энн Арчибальд (Anne Archibald) из Амстердамского университета устроила общей теории относительности впечатляющий тест, используя систему из нейтронной звезды и белого карлика.
"Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) уже рассказывали вкратце об общей теории относительности (ОТО). Эта теория, разработанная Эйнштейном в начале XX века, описывает пространство, время и движение в условиях сильной гравитации и/или движения с большими ускорениями, когда законы привычной ньютоновской механики становятся неприменимы.
Хотя эта теория уже прекрасно проверена, учёные продолжают изобретать всё новые тесты. Самые разные следствия теории придирчиво проверяются астрономами. Основания для такой дотошности есть: как-никак ОТО является фундаментом всей космологии, науки о происхождении и эволюции Вселенной как целого. Например, исследователей беспокоит проблема тёмной материи и энергии: некоторые эксперты считают, что без этих неведомых сущностей можно обойтись, если модифицировать теорию гравитации или даже получше проанализировать уравнения ОТО.
На сей раз проверке подверглось утверждение, известное как сильный принцип эквивалентности. Оно гласит, что траектория небольшого (в масштабах задачи) тела в заданном гравитационном поле зависит только от начальных координат и скоростей и не зависит от внутренней структуры тела. Под внутренней структурой понимается не только химический состав, но и величина энергии гравитационного поля, связывающего разные части астрономического объекта в одно целое.
В качестве "испытательного полигона" авторы избрали систему из трёх мёртвых звёзд (звёздных остатков, как говорят специалисты). Как уточняет издание Science News, речь идёт о миллисекундном пульсаре PSR J0337+1715 и двух белых карликах. Один из карликов находится довольно близко к нейтронной звезде, второй располагается гораздо дальше.
Астрономы выяснили, действительно ли пульсар и ближайший к нему белый карлик "равноправны" с точки зрения движения в гравитационном поле второго белого карлика. Ведь нейтронная звезда имеет гораздо большую плотность (при сравнимых массах её диаметр в тысячи раз меньше, чем у белого карлика), и значит, её частицы связаны между собой куда более мощным полем тяготения.
Если последнее обстоятельство влияет на движение пульсара, то его траектория будет сильнее вытянута в сторону далёкого белого карлика.
А это можно проверить, наблюдая радиоимпульсы пульсара. Используя эффект Доплера, астрономы могут выяснить, как движется источник излучения (к слову, похожий метод используется для поиска экзопланет).
Однако наблюдения не показали никаких отличий между ускорениями пульсара и его ближайшего компаньона, причём точность измерений составила 0,16 тысячных процента.
Общая теория относительности в очередной раз устояла. А значит, точка, где теория перестаёт работать, эта зримая граница неведомого, расположена дальше, чем, быть может, надеялись учёные. И всё-таки эта граница есть, потому что нужно ведь как-то решить проблему начального состояния Вселенной и "состыковать" ОТО с квантовой механикой. Пожалуй, это главная задача физики XXI века.
