Tai būtų amžiaus atradimas: trijų mirusių žvaigždžių šokis gali sugriauti reliatyvumą  ()

Įsivaizduokite, esate astronomas, turintis įžvalgių idėjų apie paslėptus kosmoso dėsnius. Kaip bet kuris geras mokslininkas, savo hipotezę norite patikrinti eksperimentu.
Tik bėda – atlikti eksperimento niekaip neįmanoma, gal nebent kompiuterinę simuliaciją. Mat kosminius objektus auginti Petri lėkštelėse ar sudaužti, kaip subatomines daleles greitintuvuose – dar ne mūsų nosiai.

Laimei, kosmose pasitaiko vietų, kur eksperimentus rengia pati gamta – pavyzdžiui, PSR J0337+1715. Ši trinarė, už 4200 šviesmečių Tauro žvaigždyne esant sistema pirmą kartą stebėta 2012 metais, o apie ją paskelbta 2014-aisiais.

Jos mirusių žvaigždžių branduolių baletas gali patvirtinti – arba priversti peržiūrėti – Einšteino idėjas apie erdvėlaikį. Ant kortos pastatyta daug. Aštuntajame praėjusio amžiaus dešimtmetyje dviejų mirusių žvaigždžių sistema pateikė stiprius, nors ir netiesioginius, Einšteino bendrąją reliatyvumo teoriją remiančius duomenis, ir kad gravitacinės bangos, kurias atrado LIGO, išties egzistuoja. Už šį darbą tyrėjai galiausiai buvo apdovanoti Nobelio premija.

Nuo pat pranešimo apie trinarę sistemą jos atradėjai apie progresą nieko neužsiminė. Pamaniau, nepakenks patikrinti.

Akinančiai ryšku

Norint PSR J0337+1715 suprasti kaip eksperimentą, nepakenktų suprasti jos išsidėstymą. Maždaug tokiu pat atstumu nuo sistemos centro, kokiu Žemė sukasi apie Saulę, yra šalta baltoji nykštukė, į Saulę panašios žvaigždės liekana, sukietėjęs branduolys. Toliau yra kita, karštesnė baltoji nykštukė. Ši danguje būtų „akinančiai ryški“, sako sistemos stebėjimams vadovaujantis Scottas Ransomas iš Nacionalinės radioastronomijos observatorijos Virdžinijoje.

Kas 1,6 dienos ta baltoji nykštukė apsisuka apie plika akimi neregimą kompanionę. Bet pažvelgus rentgeno ar gama spindulių diapazone, šios dvi baltosios nykštukės atrodytų labai blankios, palyginus su kompanione – 24 kilometrų skersmnes sferiniu objektu, kurio masė beveik pusantro karto didesnė už Saulės.

Tai – pulsaras, daug didesnės žvaigždės liekana. Jis sukasi kaip pašėlęs – vienas apsisukimas trunka 2,73 milisekundes. Kiekvienas apsisukimas kaip švyturio spinduliu radijo bangomis skrodžia dangų ir kaskart nušviečia Žemę – taigi, galime stebėti kiekvieną pulsaro apsisukimą, kaip tikslų laikrodį. Kadangi šių kūnų gravitaciniai laukai stiprūs ir tarpusavyje susiję, o per juos dar ir laikrodis juda, Einšteino teorijų patikrinimas prašosi pats.

Ransomo komanda matavo pulsaro tiksėjimą, sekdama, kaip kinta trijų kūnų orbitos, ir lygino rezultatus su Einšteino teorijos prognozėmis. Viena idėja sulaukė ypatingo jų dėmesio.

Prisiminkime apokrifinę istoriją apie Galilėjų, siekiantį pademonstruoti, kad skirtingos masės objektai vienodą atstumą krenta tiek pat laiko, ar astronautą Davidą Scottą, atliekantį eksperimentą Mėnulyje su plunksna ir plaktuku.

Bendrojo reliatyvumo teorijos vadinamasis ekvivalentiškumo principas yra šios idėjos tęsinys. Jis teikia, kad netgi objektai, turintys savo stiprius nuosavus gravitacinius laukus, į gravitaciją turėtų reaguoti taip pat.

Kaip kad plunksna ir plaktukas, vidinė baltoji nykštukė ir daug sunkesnis pulsaras į išorinės baltosios nykštukės gravitacinę trauką turėtų reaguoti taip pat. Jei ne, vidinės poros orbita taptų labiau elipsinė, nei turėtų – šiuo atveju tai reikštų ekvivalentiškumo principo pažeidimą ir bendrojo reliatyvumo teorijos klaidingumą.

Tai būtų šokas. Bet tai toks šokas, kurio anksčiau ar vėliau būtų buvę galima tikėtis, nes bendrasis reliatyvumas garsėja savo pritapimu prie kitų gamtos teorijų.

„Visos kitos gravitacijos teorijos, išskyrus BRT, iš esmės numato, kad ekvivalentiškumo principas kažkada pažeidžiamas,“ sako Ransomas.

Rugsėjį pulsarui skirtoje konferencijoje JK, Ransomo komanda tikisi paskelbti naujus, postdoktorantūros studentės Anne Archibald darbo, kai ekvivalentiškumo principas tikrintas 50 – 100 kartų tiksliau, nei anksčiau, rezultatus. Jie nepadarė to iki šiol, nes privalo atidžiau patikrinti kai kurias duomenų struktūras, kurios atrodo pažeidžiančios ekvivalentiškumo principą.

„Akivaizdu, tai būtų itin svarbu, tad norime būti visiškai tikri, kad gerai supratome duomenis,“ sako Ransomas. Dabar kompiuteriai tebevirškina analizę.

Privalėjau paklausti Ransomo: kokia tikimybė, kad pateikus straipsnį, visi apstulbs?

„Daugelis žmonių tiki, kad ekvivalentiškumo principas tokiu lygiu nesusvyruos,“ sako jis. „Tai yra viena iš priežasčių, kodėl daužome galvas į sieną kaip įmanydami.“

Galbūt PSR J0337+1715 taps idealiu kosminiu eksperimentu: tokiu, kuriame bendrasis reliatyvumas aiškiai nebeveikia ne lape su formulėmis ar simuliatoriuje. O gal tiesiog teks laukti ir toliau.

Joshua Sokol
newscientist.com

Aut. teisės: Lrytas.lt
Lrytas.lt

(18)
(3)
(15)

Komentarai ()