Observationer af en usædvanlig familiefamilie, der er hjemsted for en pulsar og to hvide dværge, hjalp forskere med at bevise, at tyngdekraften bremser tidstrømmen og bøjer rummet nøjagtigt som forudsagt af Einsteins relativitetsteori.
”Vi stillede spørgsmålet 'Hvordan falder tyngdekilden?' Det lyder måske underligt for den uinformerede offentlighed, men fra Einsteins synspunkt er både masse og energi en og samme ting. Hvis ækvivalensprincippet overtrædes, vil akkumuleringerne af energi omgivet af et kraftfuldt tyngdefelt accelerere i løbet af efteråret på en helt anden måde end en lignende masse energi udenfor det,”siger Anne Archibald fra University of Amsterdam (Holland).
Archibald og hendes kolleger talte på den årlige konference for American Astronomical Society i Washington i sidste uge. De talte om, hvordan det lykkedes dem at bruge observationer af det unikke stjernesystem J0337 + 1715 i stjernebilledet Tyren til den hårdeste og mest nøjagtige test af det såkaldte ækvivalensprincip - en af grundlæggene i Einsteins generelle relativitetsteori.
Dette princip, i sin mest generelle og forenklede form, siger, at partikler af lys med forskellige bølgelængder, der udsendes af et fjernt objekt i rummet, skal ankomme Jorden på samme tid, selvom de har passeret gennem kraftige tyngdefelter. Andre objekter i den synlige verden skal opføre sig på en lignende måde, startende med kugler og fnug i Galileos eksperimenter og slutte med klumper af energi.
Ækvivalensprincippet er allerede gentagne gange testet både på Jorden og i kredsløb ved hjælp af den amerikanske tyngdekraftsonde A-sonde, den russiske Radioastron og et par europæiske Galileo-satellitter. På den anden side er videnskabsmænd endnu ikke helt sikre på, om det observeres i de mest ekstreme hjørner af rummet - i "familierne" af neutronstjerner eller i nærheden af sorte huller.
Archibald og hendes kolleger udførte den første sådan test ved at observere en slags tyngdekraft "matryoshka", et system med tre "døde stjerner" - en pulsar og to hvide dverge.
En af de hvide dværge og pulsaren drejer rundt om hinanden i en så lille afstand, at de genererer endnu usynlige for os, men kraftige nok tyngdekraftsbølger. Situationen kompliceres yderligere af, at den anden hvide dværg bevæger sig rundt i de to første stjerner og med jævne mellemrum skjule deres lys.
Dette arrangement af dette stjernesystem gjorde det muligt for forskere at kontrollere, om Einstein havde ret. Faktum er, at hvis ækvivalensprincippet ikke blev overholdt, og genstande med et mere kraftfuldt tyngdefelt "faldt" hurtigere end deres naboer, så ville pulsars bane krumme på en bestemt måde, strække sig mod en fjernere hvid dværg og bevæge sig i en cirkel med det …
Salgsfremmende video:
Disse krumninger kunne igen bemærkes af, hvor stærkt pulsarsignalerne er forsinket på forskellige tidspunkter, når de angiveligt er placeret på forskellige punkter i dens aflange bane. Vejledt af denne idé observerede forskerne J0337 + 1715 ved hjælp af det amerikanske GBT-radioteleskop og det optiske Gemini-teleskop på Hawaii.
Som disse observationer viste, nåede signalerne fra pulsaren Jorden med omtrent lige store tidsintervaller, hvilket bekræftede Einsteins teori med en stadig rekordhøj måleøjagtighed, der overskred tidligere poster med 50-100 gange.
Sådan et resultat, som astronomer bemærker, tillader endnu en gang ikke fysikere at forstå, hvordan modsigelserne mellem relativitetsteorien og kvantefysikken kan fjernes, hvilket er nødvendigt for at forklare, hvad der sker inden i sorte huller og forstå, hvordan universet vil udvikle sig i fremtiden.
