Общая теория относительности Эйнштейна проходит самую сложную проверку

Общая теория относительности выдержала, пожалуй, самый сложный вызов на сегодняшний день. Теория, которую Альберт Эйнштейн опубликовал в 1916 году, произвела революцию в нашем понимании физики и космоса. Он объясняет гравитацию как следствие гибкости пространства-времени: массивные объекты искажают пространство-время, создавая углубления, вокруг которых вращаются другие тела.

Ученые неоднократно проверяли общую теорию относительности на протяжении последних 105 лет, пытаясь найти ситуации или обстоятельства, в которых она терпит неудачу. Они еще ни одного не нашли.

В новом исследовании исследователи сообщают о результатах одного из самых амбициозных и сложных вызовов общей теории относительности, когда-либо предпринимавшихся. Они проанализировали наблюдения системы двойных пульсаров, сделанные семью разными радиотелескопами по всему миру с 2003 по 2019 год.

Пульсары - это тип нейтронной звезды или сверхплотного звездного трупа, который испускает мощные пучки излучения и частиц со своих магнитных полюсов. Эти лучи непрерывны, но они кажутся пульсирующими (отсюда и название), потому что пульсары вращаются; этот свет можно увидеть только тогда, когда полюс направлен на Землю.

Исследователи изучали пару пульсаров, которые находятся в 2400 световых годах от Земли. Один из пульсаров вращается 44 раза в секунду, а другой совершает один оборот каждые 2,8 секунды. По словам членов команды, два объекта вращаются вокруг общего центра масс каждые 147 минут, каждый из них движется в космосе со скоростью около 1 миллион км/ч.

"Такое быстрое орбитальное движение таких компактных объектов - они примерно на 30% массивнее Солнца, но всего около 24 километров в поперечнике - позволяет нам проверить множество различных предсказаний общей теории относительности - всего семь!" - сказал соавтор исследования Дик Манчестер из Организации научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO), национального научного агентства Австралии.

И качество соответствовало количеству: исследование достигло уровня точности, беспрецедентного для теста общей теории относительности, сказали члены команды.

"Помимо гравитационных волн и распространения света, наша точность позволяет нам также измерить эффект "замедления времени", который заставляет часы работать медленнее в гравитационных полях", - сказал Манчестер. "Нам даже нужно принять во внимание знаменитое уравнение Эйнштейна E = mc ^ 2 при рассмотрении влияния электромагнитного излучения, испускаемого быстро вращающимся пульсаром, на орбитальное движение".

Исследование показало, что все семь проверенных прогнозов подтвердились. Таким образом, общая теория относительности остается непобедимой, но это не означает, что исследователи должны прекратить попытки найти в ней изъяны.

"Общая теория относительности несовместима с другими фундаментальными силами, описываемыми квантовой механикой. Поэтому важно и дальше проводить самые строгие проверки общей теории относительности, насколько это возможно, чтобы выяснить, как и когда теория рушится", - соавтор Роберт Об этом же заявил Фердман, физик из Университета Восточной Англии в Англии.

"Обнаружение любого отклонения от общей теории относительности станет крупным открытием, которое откроет окно в новую физику, выходящую за рамки нашего нынешнего теоретического понимания Вселенной", - добавил Фердман. "И это может помочь нам в конечном итоге открыть единую теорию фундаментальных сил природы".