Что объединяет пушинку и нейтронную звезду?

Ученые сравнили скорости падения пушинки и нейтронной звезды, самого плотного объекта Вселенной, и не нашли между ними разницы, что в очередной раз подтвердило теорию относительности Эйнштейна. Их выводы были опубликованы в журнале Nature.

"Если между ними и есть разница, то она составляет не более трех частей на миллион. Теперь сторонникам альтернативных теорий гравитации придется загонять себя в еще более узкий коридор значений для того, чтобы их выкладки совпали с тем, что мы наблюдаем", — рассказывает Нина Гусинская из Университета Амстердама (Нидерланды).

Гусинская и ее коллеги провели самую строгую и далекую на сегодняшний день проверку так называемого принципа эквивалентности — одной из основ общей теории относительности Эйнштейна.

Этот принцип в самом общем и упрощенном виде гласит, что частицы света, обладающие разной длиной волны, должны прибыть к Земле в одно и то же время, даже если они прошли через мощные гравитационные поля на пути от далекой звезды или другого объекта. Аналогичным образом должны вести себя и другие вещи, начиная с шаров и пушинок из знаменитых опытов Галилея и заканчивая сгустками энергии.

Принцип эквивалентности уже неоднократно проверялся при помощи зондов Gravity Probe A, российского "Радиоастрона" и пары европейских аппаратов "Галилео". С другой стороны, ученые пока не до конца уверены в том, соблюдается ли он в самых экстремальных уголках космоса — в "семьях" нейтронных звезд или в окрестностях черных дыр.

Первые подобные проверки были проведены, как сообщала команда Гусинской еще в январе этого года, в рамках наблюдений за уникальной звездной системой J0337+1715 в созвездии Тельца. Она состоит из трех "мертвых звезд" — одного пульсара и двух белых карликов, удаленных от нас на 4200 световых лет.

Один из белых карликов и пульсар вращаются друг вокруг друга на столь небольшом расстоянии, что они вырабатывают пока невидимые для нас, но достаточно мощные гравитационные волны. Ситуацию дополнительно осложняет второй белый карлик, движущийся вокруг двух первых звезд на большом расстоянии.

Подобное устройство этой звездной системы позволило ученым проверить, прав ли Эйнштейн, используя пульсар в качестве тяжелой "гири", а один из белых карликов — в качестве своеобразной "пушинки". Второй карлик служил источником притяжения, который одновременно притягивал к себе и "гирю", и "пушинку".

Если принцип эквивалентности не соблюдается и объекты с более мощным гравитационным полем "падают" быстрее, чем их соседи, то орбита пульсара определенным образом искривится, вытягиваясь в сторону более далекого белого карлика и двигаясь по кругу вместе с ним. В результате этого изменится то, когда и из какой точки придет его радиосигнал.

Относительно небольшое расстояние между Землей и J0337+1715 помогло ученым очень точно измерить то, как сильно запаздывали эти импульсы и где находился пульсар в это время. Как шутят ученые, после шести лет наблюдений они наизусть выучили все точки, где происходили подобные вспышки.

Как показал анализ данных, "миграции" второго белого карлика никак не влияли на частоту импульсов пульсара и его орбиту, а значит, на скорость падения "пушинки" и "гири". Это в очередной раз говорит о правоте Эйнштейна и об отсутствии достойных альтернатив ОТО, заключают ученые.