Постоянная тонкой структуры на белых карликах не отличается от земной

Похоже, силы электромагнитного взаимодействия на белых карликах такие же, как и вокруг нас с вами.

С деятельной помощью космического друга по имени «Хаббл» специалисты, ведомые Мартином Барстоу (Martin Barstow) из Лейстерского университета (Великобритания), попробовали узнать, меняется ли сила электромагнитного взаимодействия в различных регионах Вселенной в сравнении с той, которую мы можем наблюдать в нашем районе космоса.

Электромагнитное взаимодействие, одно из четырёх фундаментальных, по силе выражается в виде постоянной тонкой структуры — она же α. На Земле эта величина имеет значение, близкое к 1/137.

Вопрос о том, может ли она быть другой в иных районах Вселенной, особенно в присутствии очень сильного гравитационного поля, дебатируется не первый год. Недавние наблюдения света от удалённых квазаров (источников излучения, порождённого окрестностями массивных чёрных дыр) вроде бы дали сведения, указывавшие на возможность того, что постоянная тонкой структуры в разных районах неба различается и много миллиардов лет назад могла быть другой. Однако указания на это не были неоспоримыми, а иных средств проверки не было.

Теперь астрономы взялись оценить возможность вариаций постоянной тонкой структуры на примере белых карликов — плотных шаров диаметром с Землю и массой с Солнце, на поверхности которых гравитация может быть в сотню тысяч раз мощнее земной.

Итак, α была измерена у белого карлика G191-B2B. Для этого использовались ионы железа и никеля, «пойманные» в атмосфере белого карлика и дающие отчётливые спектральные следы, которые мы можем наблюдать. Несмотря на сильнейшее притяжение к поверхности карлика, такие ионы не могут упасть на него из-за давления излучения от объекта. Сравнивая линии поглощения от этих ионов на белых карликах и от тех же ионов, но в лаборатории, учёные получили возможность выяснить, отличается ли постоянная тонкой структуры на поверхности G191-B2B от нашей.

В пределах точности измерений следов таких отклонений найти не удалось. Если вы думаете, что на этом тему можно закрывать, то слегка опережаете события.

«Наша работа, к несчастью, была ограничена тем, что в качестве базы мы использовали очень старые лабораторные измерения, сделанные ещё в 1970-х», — сокрушается г-н Барстоу. В итоге точность измерения α не превышала одной части на десять тысяч. Применив более современное и точное оборудование, лейстерцы надеются довести точность до одной части на миллион.

Использованный в качестве «подопытного кролика» белый карлик довольно близок к Земле, в то время как ряд теоретиков ожидает, что постоянная тонкой настройки будет отличаться лишь для объектов, удалённых на миллиарды световых лет (квазары) или даже относящихся лишь к ранней Вселенной.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Physical Review Letters., а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Королевского астрономического общества.