Ar ārkārtīgi augstas precizitātes mērījumiem pulsāram, kas apgriežas ap Baltā pundura orbītu, astronomi atklāja, ka gravitācijas konstante, kas nosaka gravitācijas spēku, visā pasaulē ir „veicinoši nemainīga”.
Jau sen ticams, ka gravitācijas konstante (vai vienkārši "G") visā Visumā ir vienāda, tāpat kā gaismas ātrums vakuumā un Plancka konstante ir zināmas universālas konstantes. Bet kā mēs to varam pārliecināt?
Agrāk zinātnieki atspoguļoja lāzerus no mēness, lai noteiktu tā attālumu līdz Zemei, tuvojoties precīzam G. mērījumam. Tagad zinātnieki, izmantojot Zaļās bankas radio teleskopu Rietumvirdžīnijā un Arecibo observatoriju Puertorikā, detalizēti pārbaudīja Saules sistēmu un fiksēto starojuma mirgošanu. ko ražo rotējošs neitronu zvaigzne vai pulsārs, kas ir tūkstošiem gaismas gadu tālu.
Pulsars ir mūsu Visuma kosmiskais pulkstenis. Tie ir seno lielo zvaigžņu paliekas, kas izgāja, pārdzīvoja supernovas sprādzienu, un tagad sastāv no ļoti blīva, pazemojoša materiāla, kas ir mazāks par 32 km diametrā. Pulsariem ir arī spēcīgi magnētiskie lauki, kas var radīt ārkārtīgi kolimētus radio starojuma starus. Katru reizi, kad pulsars rotē, polāro staru var nosūtīt uz Zemi un ierakstīt pulsāciju veidā: tāpat kā bākas signāls mirgo no attāluma. Laika mērīšanai šī svārstība ir absolūti atsauce. Astronomi ievēro šos objektus kā visprecīzākos laika mērītājus Visumā, konkurējot ar vismodernākajiem atomu pulksteņiem, kas mums ir uz Zemes.
Tagad, pētot vienu no īpašajiem pulsāriem, ko sauc par PSR J1713 + 0747, astronomi veica visprecīzākos G mērījumus ārpus Saules sistēmas.
"Šo zvaigžņu atlikumu pārdabiskā pastāvība sniedza intriģējošus pierādījumus tam, ka svarīgākais gravitācijas spēks," lielais fizikas G ", paliek nemainīgs visā kosmosā," stāsta NRAO preses paziņojumā astronoms Weiwei Zhu, bijušais Britu Kolumbijas universitātes darbinieks. "Šim novērojumam ir nozīmīga ietekme uz kosmoloģiju un dažiem fundamentāliem fizikas spēkiem."
Zhu ir Astrophysical Journal publicētā jaunā pētījuma galvenais autors.
PSR J1713 + 0747 ir ideāla laboratorija, lai izpētītu dažas būtiskākās telpas, laika un relativitātes vērtības. Pirmkārt, tai ir unikāla plaša orbīta ap baltu punduri. Pulsar aizņem 68 dienas, lai pabeigtu pilnu apli. Tas ir arī neticami spilgts - viens no spilgtākajiem zināmiem pulsāriem. Kā divkārša zvaigzne, sistēma zaudē ļoti nelielu enerģijas daudzumu, izmantojot gravitācijas viļņus - parādības, ko paredz Einšteina vispārējā relativitātes teorija.
To plašais un stabils orbīts nozīmē, ka šis enerģijas zudums, kas ir ārkārtīgi mazs, maz ietekmē pulsāra orbītu, kas padara to par galveno mērķi jebkura gravitācijas novērošanai. (Ar kompakto orbītu, enerģija tiktu iztērēta, lai atdalītu no sistēmas, izmantojot gravitācijas viļņus, pulsāra orbītas raksturlielumu mērījumos tiktu radītas kļūdas.) Tādējādi mēs tagad varam precīzi izmērīt šīs zvaigznes sistēmas gravitācijas raksturu. Kāpēc tas ir svarīgi?
Pulsāra un balto punduru dubultzvaigznes sistēma atrodas 3750 gaismas gadu attālumā no Zemes, un G vērtība, kas iegūta pēc 21 radio novērošanas gadiem, gandrīz pilnībā sakrīt ar precīzākajiem G saules sistēmas iegūtajiem mērījumiem. Tādējādi parādās (vismaz šajā testā), ka G ir nemainīgs visā zināmā Visumā.
„Gravitācija ir vara, kas saista zvaigznes, planētas un galaktikas kopā,” sacīja astronoms un līdzautors Scott Rhans no Nacionālās radioastronomijas observatorijas (NRAO). "Lai gan šķiet, ka Zemes pastāvīgums pastāv, ir dažas kosmoloģijas teorijas, kurās tiek pieņemts, ka gravitācija var mainīties citā laikā vai citās Visuma daļās."
"Šie jaunie un vecie rezultāti ļauj pārliecinoši izslēgt" īpašo "laiku vai vietu ar atšķirīgu gravitāciju uzvedības varbūtību," sacīja astronoms un līdzautors Ingrīds Kāpnes, arī no Britu Kolumbijas universitātes Kanādā. "Smaguma teorijas, kas atšķiras no vispārējās relativitātes teorijas, bieži paredz šādas prognozes, un mēs esam izveidojuši jaunus ietvarus par parametriem, kas apraksta šīs teorijas."
"Gravitācijas konstante ir fizikas pamat konstants, tāpēc ir svarīgi pārbaudīt šo vispārējo pieņēmumu, izmantojot objektus dažādās vietās, laikos un apstākļos," piebilda Zhu. "Fakts, ka mēs redzam, ka gravitācija uzvedas vienādi, gan mūsu Saules sistēmā, gan attālās zvaigznēs, apstiprina, ka gravitācijas konstante patiesībā ir universāla." Interesanti, ka tuvākajā nākotnē mēs saņemsim vēl vienu “relativitātes teorijas laboratoriju”, kad globālā programma Event Horizon Telescope (EHT) sāk saņemt augstas precizitātes datus, iespējams, līdz šī gada beigām.
EHT ir izplatīts radio antenas globālais interferometrs, kas ieraksta datus no supermassīvā melnā cauruma mūsu galaktikas centrā, pazīstams kā Strēlnieks A * (vai Sgr A *). Astronomi pirmoreiz gatavojas pievērsties spēcīgajai gravitācijas laboratorijai, kas atklāj visizplatītāko līdz šim zināmo gravitācijas vidi un, iespējams, atver fiziku ārpus vispārējās relativitātes teorijas.
Interesanti ir redzēt, vai G vērtība saglabāsies nemainīga arī pasākuma Horizon malā ...
