Поведение пульсаров подтвердило теорию Эйнштейна

Наблюдение за тем, как гравитационное поле пульсара искривляет пучки частиц света, позволило ученым подтвердить одно из предсказаний общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Результаты исследования опубликовал научный журнал Physical Review X.

“Нам впервые удалось увидеть, что искривление пространства – времени под действием сильных гравитационных полей не только замедляет свет, но и искривляет его, заставляя отклоняться от прежней траектории на 0,04°. Ранее астрономам не удавалось проследить за поведением света в таких условиях”, – рассказала Ингрид Стейрс, профессор Университета Британской Колумбии (Канада) и один из авторов исследования.

Теория относительности предсказывает, что любой вращающийся массивный объект “закручивает” пространство вокруг себя. Это явление ученые назвают эффектом Лензе – Тирринга. При достаточно большой массе и плотности объекта из-за этого эффекта орбиты и оси вращения любых тел и частиц, которые движутся вокруг него, будут отклоняться от привычной траектории.

Также этот эффект будет влиять на траекторию частиц света в зависимости от того, движутся ли они в том же направлении, в котором вращается объект. К примеру, фотоны, движущиеся в ту же сторону, в которую вращается объект, будут огибать его быстрее, чем пучки частиц света, которые летят с противоположной стороны. При этом траектория и тех, и других фотонов будет особым образом искривляться.

В новом исследовании астрономы под руководством Стейрс впервые получил подтверждения этого явления. Они наблюдали за системой PSR J0737-3039, которая находится в созвездии Кормы. Эта система представляет собой два вращающихся вокруг общего центра масс пульсара. Так астрономы называют космические источники периодического излучения. По доминирующей среди астрономов гипотезе пульсары – это вращающиеся нейтронные звезды, магнитное поле которых наклонено к оси вращения. Именно это порождает излучение пульсаров, считают ученые.

Расстояние между пульсарами системы PSR J0737-3039 столь мало, что их гравитационные поля влияют на частоту излучения и другие их свойства. Этим и воспользовались Стейрс и ее коллеги, чтобы проверить предсказания теории относительности. На протяжении 16 лет они наблюдали за вспышками PSR J0737-3039, а также точно измерили расстояние до этого объекта, определили массы пульсаров и другие их свойства.

Эти измерения подтвердили и “качания” осей вращения и орбит пульсаров, а также впервые указали на то, что скорость и траектория движения частиц света, огибающих нейтронные звезды, действительно меняется из-за эффекта Лензе – Тирринга. Благодаря этому ученые максимально точно определили скорость вращения пульсаров.

Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.