Людство отримало нове підтвердження Загальної теорії відносності Айнштайна

Міжнародна команда дослідників на чолі з доктором Кайлаш Сагу успішно перевірила те, що описував Альберт Айнштайн у Загальній теорії відносності, а саме – ефект “гравітаційного мікролінзування” на віддаленій зорі.

Результати роботи астрономів були опубліковані 7 червня у журналі Science.

Астрономи впродовж 2 років за допомогою телескопа “Габбл” спостерігали за білим карликом, який рухався повз віддалену зорю зі слабкою світністю. Під час сходження об’єктів, джерело світла від віддаленої зорі змістилося на 2 кутових мілісекунди від його реального положення. Джерело: NASA, ESA, and K. Sahu (STScI)

Гравітація як лінза

У Загальній теорії відносності один з найвизначніших фізиків XX сторіччя описав дивовижні властивості простору-часу. Він вперше розглянув космічний простір як неперервну “тканину”, яка викривляється довкола масивних об’єктів. Одним з наслідків цього стало припущення, що світло від віддаленої зорі під час проходження повз ближчий масивний об’єкт також має викривлятися та фокусуватися для спостерігача.

Згодом Айнштайн в статті Science від 1936 року відзначив, що через значну віддаленість зорь одна від одної “немає надії на безпосереднє спостереження цього феномену“. Однак робота доктора Сагу та його команди демонструє унікальне у своєму роді підтвердження гравітаційного мікролінзування на прикладі далекої зірки, а не лише нашого Сонця.

Прискорене відео, створене зі знімків “Габбла”, демонструє рух білого карлика Stein 2051 (яскравий) перед віддаленою зорею. Джерело: NASA, ESA, and K. Sahu (STScI)

Перше спостереження гравітаційного мікролінзування світла від зірок спостерігали у 1919 році. Вимірювання були проведені під час повного сонячного затемнення, надавши перше наукове підтвердження Загальної теорії відносності Айнштайна. З того часу гравітація перестала бути таємною силою та почала сприйматися як наслідок викривлення простору-часу. Фізичне явище почали описувати геометричною функцією, аргументами якої є простір та час.

Айнштайн би пишався

“Айнштайн пишався б. Одне з його ключових передбачень пройшло дуже наочне випробування.”

– говорить астроном Террі Освальт з Авіаційного університету Ембрі-Ріддл, Флорида, чия стаття під назвою “Столітній подарунок від Айнштайна” також нещодавно з’явилась у Science.

Коли зоря на передньому плані проходить прямісінько перед віддаленою зорею на задньому плані, гравітаційне мікролінзування утворює ідеально кругле кільце зі світла – так зване “кільце Айнштайна”, пояснює Освальт.

Група Сагу мала справу з більш поширеним випадком, коли два об’єкти трохи відхилялись, і тому утворився асиметричний варіант кільця Айнштайна. Врешті кільце виявилось занадто малим, щоби можна було виміряти його розміри та світність, проте асиметрія показала зсув віддаленої зорі від її реального положення.

“Ця частина передбачень Айнштайна називається “астрометричним лінзуванням”, і команда Сагу була першою, яка спостерігала це явище у зорі, відмінної від Сонця”

– додав Освальт.

Побачити витівки простору-часу на таких відстанях доктору Сагу та його команді з Інституту досліджень космосу за допомогою космічного телескопа (STScI) допоміг легендарний “Габбл”. Дослідники визначали розташування віддаленої зорі поки її світло відхиляв білий карлик Stein 2051 впродовж восьми днів між 2013 та 2015 роками.

Анімація показує рух білого карлика Stein 2051, який рухається попереду далекої зорі з меншою світністю. Під час проходження білого карлика поруч здається, наче віддалена зоря змінює своє розташування. Насправді, це гравітація білого карлика викривляє простір, яким рухається світло від зорі. Джерело: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

Гравітаційний вплив Stein 2051 на світло іншої зорі також дозволив вченим встановити, що цей білий карлик має масу близько двох третіх маси Сонця та є шостим за віддаленістю від нас.

На думку Освальта робота Сагу має особливу цінність для астрономів, оскільки дає відповіді одночасно на декілька важливих питань. По-перше, тепер відомо, що Stein 2051 є нормальним білим карликом, і ми можемо використовувати той самий підхід як інструмент для визначення маси та діаметра інших об’єктів такого роду. По-друге, команда Сагу надала гарне підтвердження теорії лауреата Нобелівської премії 1930-го року Субрахманьяна Чандрасекара, який встановив зв’язок у співвідношенні маси та діаметра білих карликів. І по-третє, тепер нам відома маса та склад Stein 2051, який досі залишався таємницею.


Отримуй новини, що визначають майбутнє на свій Email:
Обирай Science Ukraine