Pulsar dokazuje nespremenljivost gravitacijske konstante

Pulsar dokazuje nespremenljivost gravitacijske konstante

Z izjemno natančnimi meritvami pulzarja, ki se vrti okoli orbite belega pritlikavca, so astronomi odkrili, da je gravitacijska konstanta, ki določa silo gravitacije, »vzpodbudno konstantna« po vsem vesolju.

Že dolgo se verjame, da je gravitacijska konstanta (ali preprosto "G") ista v celotnem vesolju, prav tako kot je hitrost svetlobe v vakuumu in Planckova konstanta znane univerzalne konstante. Toda kako smo lahko prepričani v to?

V preteklosti so znanstveniki odsevali laserje od lune, da bi določili njeno razdaljo do Zemlje, in se približali natančnim meritvam G. In zdaj so znanstveniki, z uporabo radijskega teleskopa Green Bank v Zahodni Virginiji in observatoriju Arecibo v Puerto Ricu, podrobno pregledali sončni sistem in fiksirali utripajoče sevanje sevanja proizvaja rotirajoča nevtronska zvezda ali pulsar, ki sta oddaljeni tisoč svetlobnih let.

Pulsarji so kozmična ura našega vesolja. Gre za starodavne ostanke velikih zvezd, ki so izginile, preživele eksplozijo supernove in so sedaj sestavljene iz zelo gostih, degradirajočih snovi, manjših od 32 km v premeru. Pulsarji imajo tudi močna magnetna polja, ki lahko proizvajajo izjemno kolimirane žarke radijskih emisij. Vsakič, ko se pulsar vrti, se lahko polarni žarki pošljejo na Zemljo in posnamejo v obliki pulzacij: tako kot utripa svetilnik na daljavo. Pri merjenju časa je to valovanje popolnoma referenčno. Astronomi opazujejo te objekte kot najbolj natančne merilce časa v vesolju, ki tekmujejo z najnaprednejšimi atomskimi urami, ki jih imamo na Zemlji.

Zdaj, s preučevanjem enega od posebnih pulsarjev, imenovanih PSR J1713 + 0747, so astronomi naredili najbolj natančne meritve G zunaj sončnega sistema.

»Nadnaravna stalnost teh zvezdnih ostankov je zagotovila zanimive dokaze, da temeljna sila gravitacije,» velik G fizike «, ostaja nespremenjena v vesolju, pravi astronom Weiwei Zhu, nekdanji zaposleni na univerzi v Britanski Kolumbiji v Kanadi, v sporočilu za javnost NRAO. "To opazovanje ima pomembne posledice za kozmologijo in nekatere temeljne sile fizike."

Zhu je glavni avtor nove študije, objavljene v Astrophysical Journal.

PSR J1713 + 0747 je idealen laboratorij za proučevanje nekaterih najbolj temeljnih vrednot prostora, časa in relativnosti. Prvič, ima edinstveno široko orbito okoli belega pritlikavca. Pulsar potrebuje 68 dni, da zaključi celoten krog. Prav tako je neverjetno svetla - ena najsvetlejših znanih pulsarjev. Sistem kot dvojna zvezda izgubi zelo majhno količino energije s pomočjo gravitacijskih valov - pojavov, ki jih predvideva Einsteinova splošna teorija relativnosti.

Njihova široka in stabilna orbita pomeni, da ima ta izguba energije, ki je izredno majhna, majhen učinek na orbito pulzarja, zaradi česar je glavna tarča vsakega opazovanja gravitacije. (Z bolj kompaktno orbito bi se z gravitacijskimi valovi porabilo več energije za ločitev od sistema, pri meritvah karakteristik pulzne orbite bi nastale napake). Tako lahko sedaj natančno izmerimo gravitacijski značaj tega zvezdnega sistema. Zakaj je to pomembno?

Sistem dvojne zvezde pulzarja in belega pritlikavca je oddaljen od Zemlje 3750 svetlobnih let, vrednost G, dobljena po 21 letih radijskih opazovanj, pa skoraj povsem sovpada z najbolj natančnimi meritvami G, pridobljenimi iz našega sončnega sistema. Tako se (vsaj v tem preskusu) zdi, da je G konstanten v celotnem znanem vesolju.

"Gravitacija je moč, ki povezuje zvezde, planete in galaksije skupaj," je dejal astronom in soavtor Scott Rhans iz Nacionalnega radio astronomskega observatorija (NRAO). »Čeprav se zdi, da je trajna na Zemlji, obstajajo nekatere teorije v kozmologiji, v katerih se predvideva, da se lahko gravitacija spremeni v drugem času ali v drugih delih vesolja.«

"Ti novi in ​​stari rezultati nam omogočajo, da z gotovostjo izključimo verjetnost obstoja" posebnih "časov ali krajev z različnim gravitacijskim obnašanjem," je dejal astronom in soavtor Ingrid Stairs, tudi z univerze v Britanski Kolumbiji v Kanadi. "Teorije gravitacije, ki se razlikujejo od splošne teorije relativnosti, pogosto dajejo takšne napovedi in postavili smo nove okvire o parametrih, ki opisujejo te teorije."

"Gravitacijska konstanta je temeljna konstanta fizike, zato je pomembno preveriti to splošno predpostavko z uporabo predmetov na različnih mestih, časih in pogojih," je dodal Zhu. "Dejstvo, da vidimo, da se gravitacija obnaša na enak način, tako v našem sončnem sistemu kot v sistemih oddaljenih zvezd, potrjuje, da je gravitacijska konstanta dejansko univerzalna." Zanimivo je, da bomo v bližnji prihodnosti prejeli še en »laboratorij teorije relativnosti«, ko bo globalni program Event Horizon Telescope (EHT) začel prejemati visoko natančne podatke, po možnosti do konca tega leta.

EHT je globalni interferometer porazdeljene radijske antene, ki snema podatke iz supermasivne črne luknje v središču naše galaksije, znane kot Strelec A * (ali Sgr A *). Astronomi se prvič pripravljajo na vpogled v močan gravitacijski laboratorij, ki razkriva najbolj ekstremno gravitacijsko okolje, znano do danes, in potencialno odpiranje fizike onstran splošne teorije relativnosti.

Zanimivo je videti, ali bo vrednost G ostala konstantna tudi na robu Event Horizon ...

Komentarjev (0)
Iskanje