Képzelje el, hogy csillagász vagy, akinek érdekes ötletei vannak a kozmosz titkos törvényeiről. Mint minden jó tudós, kísérletet tervez a hipotézis tesztelésére. És akkor hirtelen a rossz hír: nincs mód arra, hogy teszteljük, kivéve talán egy számítógépes szimulációt. A kozmikus tárgyak túl nagyok és kényelmetlenek ahhoz, hogy Petri-csészében növekedjenek, vagy szubatomi részecskékként ütközjenek.
Szerencsére ritkán vannak olyan helyek az űrben, ahol a természet saját kísérleteket végez - például a PSR J0337 + 1715. Ezt a hármas rendszert először 2012-ben figyelték meg, és 2014-ben a tudósok hivatalosan bejelentették felfedezését. 4200 fényévre található a Bika csillagképben.
Három halott csillagmag úgy forog egy táncban, amely megerősítheti - vagy eredményezheti a felülvizsgálatot - Einstein téridő-gondolatát. A tét magas. Az 1970-es években egy két halott csillag rendszere erős, bár közvetett bizonyítékot szolgáltatott Einstein általános relativitáselméletének elméletéhez, és hogy a gravitációs hullámok, amelyeket a LIGO végül talált, léteznek. A munkáért a tudósok Nobel-díjat kaptak.
A JR337 + 1715 számú PSR megértése érdekében, a kísérlet részeként, Joshua Sokol és az New Scientist javasolja, hogy képviselje azt fizikai helyként. Körülbelül ugyanabban a távolban a rendszer központjától, amelyen a Föld a Nap körül forog, fekszik egy hideg fehér törpe, a csillag megszilárdult magjának maradványai, mint a miénk. Kicsit távolabb van egy újabb forró fehér törpe. Scott Ransome, a virginiai Nemzeti Rádiós Csillagászati Megfigyelő Intézetben "fényesen sikoltoznia" kell az égben, aki felügyeli a rendszer megfigyeléseit.
Ez a belső fehér törpe 1,6 naponként kering egy társával, amely szabad szemmel láthatatlan. De a röntgen- vagy gamma-sugárzásban a két fehér törpe viszonylag gyenge a társához képest, egy gömb alakú, 24 kilométer hosszú objektumhoz képest, amely másfélszerese a Nap tömegének.
Ez egy pulsar, egy sokkal nagyobb csillag maradványa. 2,73 milliszekundumonként forog, mint egy kozmikus por démon. Minden egyes forgatás rádióhullám-sugarat bocsát ki az égbe, amely minden fordulattal eléri a Földet - ultra-pontos jeleit használjuk kozmikus óraként. És mivel ezeknek a testeknek intenzív, kusza gravitációs terei vannak, és óráink vannak velük kötve, rendkívül kényelmes lenne Einsteint tesztelni.
Ransom csapata nyomon követi a pulzár ketyegését, megméri, hogyan változnak a három test körpályái, és összehasonlítja az eredményeket Einstein elméletének előrejelzéseivel. Különösen komolyan koncentrálnak egy ötletre.
Gondolj az apokriptális Galileo történetre a pisa ferde toronyban, aki tárgyakat dobott a földre annak bemutatására, hogy a különböző tömegek ugyanannyi időt vesznek igénybe, hogy ugyanazt a távolságot meghaladják. David Scott űrhajós ugyanezt a kísérletet tette a Holdon tollal és kalapáccsal.
Promóciós videó:
Az általános relativitáselméletben az úgynevezett erős ekvivalencia elve folytatja ezt az elképzelést. Azt állítja, hogy még a saját gravitációs térerőjű tárgyaknak is ugyanúgy kell reagálniuk a gravitációra, mint másoknak.
Mint a tollakkal és a kalapáccsal, a belső fehér törpe és a sokkal nehezebb pulsar is ugyanúgy viselkedjen a külső fehér törpe gravitációs vonása alatt. Ha nem, akkor a belső pár pályája meghosszabbodik a vártnál - és megsértik az ekvivalencia elvét, és az általános relativitáselmélet rossz.
És akkor lesz sokk és félelem. De ilyen sokk előbb vagy utóbb várható, mivel az általános relativitáselmélet hírhedt, mert nem akar barátkozni más természetelméletekkel.
"Bármely gravitációs elmélet, az általános relativitáselmélet kivételével, alapvetően azt jósolja, hogy az ekvivalencia erős elve valamilyen szinten kudarcot vall majd" - mondja Ransome.
Az Egyesült Királyságban a szeptemberi Pulsar konferencián a Ransom csapata új eredményeket számol be, kezdve Anna Archibald munkájával, aki az ekvivalencia elvét 50-100-szor jobban teszteli, mint valaha. Még nem tették meg, mondja Ransom, mert vannak olyan adatminták, amelyek látszólag sértik az egyenértékűség elvét, és amelyeket jobban ki kell vizsgálni.
"Nyilvánvalóan erõteljes lesz, ezért biztosítani akarjuk az adatok helyes megértését" - mondja Ransom. Jelenleg a számítógépek még mindig elemzéseket végeznek.
Milyen esélye van, hogy amikor a munka megjelenik, az emberek izgatottak lesznek?
„A legtöbb ember úgy véli, hogy az egyenértékűség erős elve ezen a szinten nem bukhat meg. Ez az egyik oka annak, hogy folyamatosan a falunkhoz ütközzük a fejünket."
Talán a PSR J0337 + 1715 a tökéletes űrkísérlet: egy olyan kísérlet, amelyben az általános relativitáselmélet feltétlenül megszakad, nem papíron, de biztosan. Vagy várunk egy kicsit tovább.
Ilya Khel
