Ейнштейн мав рацію: вчені шукали нову фізику в космосі й виявили незвичайний об'єкт

Вчені виявили нову систему, що складається з двох нейтронних зірок, але їхні надії знайти нові фізичні явища не виправдалися. Теорія відносності Ейнштейна пройшла чергову перевірку. З'ясувалося, що теорія гравітації знаменитого фізика описує рух цієї пари з точністю до 1%. Результати дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters, пише Live Science.

Нейтронні зірки — це ядра масивних зірок, які вибухнули як наднові. Маючи діаметр усього близько 20 кілометрів, кожна з них має масу, що перевищує масу Сонця. Деякі з них називаються пульсарами. Ці зірки швидко обертаються навколо своєї осі й випромінюють радіохвилі з точною періодичністю. По суті, ці радіоімпульси слугують неймовірно точним годинником.

Якщо пульсари знаходяться в одній системі з іншою нейтронною зіркою, де вони обертаються навколо спільного центру мас, релятивістські ефекти проявляються в них дуже добре. У даному випадку релятивістські ефекти — це явища, що виникають під час руху тіл у сильних гравітаційних полях. Вони описуються загальною теорією відносності Ейнштейна, тобто головною теорією гравітації.

Астрофізики виявили нову подвійну систему PSR J1856-0039, що складається з пульсара та нейтронної зірки, яка розташована на відстані приблизно 4200–6500 світлових років від нас. Вчені зазначають, що цей об’єкт є особливим.

Пульсар обертається з частотою близько 43 обертів на секунду, а відстань між двома зірками приблизно вдвічі перевищує відстань від Землі до Місяця. При цьому період обертання зірок навколо спільного центру мас становить усього 2,36 години.

Завдяки великій кількості вимірювань вченим вдалося виявити три релятивістські ефекти. По-перше, орбіта зірок поступово звужується, оскільки вони випромінюють гравітаційні хвилі. По-друге, еліптична орбіта повільно обертається на 17,6 градуса на рік. По-третє, оскільки і гравітація, і швидкість руху уповільнюють плин часу, "годинник" пульсара йде зі змінною швидкістю на різних ділянках еліптичної орбіти, що призводить до зсуву радіоімпульсів.

На основі цих вимірювань вчені визначили масу пульсара та його супутника. Виявилося, що це найлегша подвійна система нейтронних зірок серед відомих. Маса пульсара становить близько 1,3 маси Сонця, а маса його супутника — 1,19 маси Сонця. Приблизно через 82 мільйони років ці зірки злиються в єдиний об’єкт. Це може бути масивна нейтронна зірка або ж чорна діра.

Для розрахунку мас обох зірок достатньо будь-яких двох із трьох ефектів. Третій ефект у такому випадку слугує незалежною перевіркою. Якщо загальна теорія відносності Ейнштейна правильна, то всі три ефекти повинні вказувати на одні й ті самі значення мас, і саме це побачили вчені. З’ясувалося, що теорія гравітації знаменитого фізика описує рух цієї пари з точністю до 1%.

Вчені визнають, що, хоча вони й намагалися відкрити нові фізичні явища, їм не вдалося спростувати теорію Ейнштейна.

Інші новини науки

• Несподіваний поворот у квантовій фізиці: 80 років рукопис Шредінгера зберігав таємницю.
• Міст Ейнштейна: у космосі є проходи в інші реальності.