В умовах екстремальної гравітації столітня теорія відносності встояла

Астрономи вирішили перевірити придатність Загальної теорії відносності Ейнштейна в одному з найекзотичніших куточків Всесвіту. В умовах екстремальної гравітації столітня теорія встояла.

Астрономам вдалося перевірити придатність Загальної теорії відносності Ейнштейна в таких екстремальних умовах, яких на Землі не створити, так і у Всесвіті відшукати непросто. Такою лабораторією для них став вельми екзотичний об’єкт — подвійна система, що складається з масивної нейтронної зірки і скажено обертається навколо неї білого карлика.

Нейтронна зірка PSR J0348+0432 є залишком від вибуху наднової. Вона вдвічі важче Сонця, хоча має в поперечнику всього 20 кілометрів.

Сила тяжіння на її поверхні більш ніж в 300 мільярдів разів перевищує силу земного тяжіння, а речовина в її центрі стисло до такої щільності, що кубик з об’ємом шматочок цукру важить більше мільярда тонн.

Її компаньйон білий карлик — це тьмяно світиться залишок набагато більш легкої зірки, яка в минулому скинула атмосферу і повільно остигає.

Застосовності Загальної теорії відносності вже неодноразово перевірялася за межами Землі, однак, працює вона в умовах надсильної гравітації, таких, які присутні в околицях масивних нейтронних зірок, залишалося загадкою. Зараз теоретиками розроблено кілька альтернативних теорій гравітації, відмінності яких від пророкувань ВІД могли б проявитися лише у вкрай сильних гравітаційних полях.

Саме тому міжнародна група вчених під керівництвом Джона Антониадиса з Інституту радіоастрономії імені Макса Планка в Бонні для перевірки КОЖНИМ вибрала унікальну систему PSR J0348+0432 . Нейтронна зірка в центрі цієї пари є радиопульсаром: завдяки своїй намагніченості вона посилає в простір строго періодичні радіосигнали, які на Землі фіксують за допомогою радіотелескопів. Згідно пророкувань Загальної теорії відносності, така масивна і тісний система, випромінюючи гравітаційні хвилі, зобов’язана поступово втрачати енергію: білий карлик повинен наближатися до нейтронної зірки і обертатися все швидше.

Ці еволюційні зміни і предсказываются по-різному Загальною теорією відносності і конкуруючими теоріями гравітації.

Спостереження, проведені на декількох наземних радиотелескопах, виявили уповільнення пари, і Загальна теорія відносності встояла. «Наші радионаблюдения були настільки точними, що ми змогли виміряти уповільнення орбітального періоду 8 мільйонних секунди на рік, точь-в-точь, як пророкує теорія Ейнштейна», — пояснив Пауло Фрейре, один із співавторів роботи, опублікованої в журналі Science.

Про подробиці своєї участі в перевірці пророкувань Ейнштейна «Газете.Ru» розповів безпосередній учасник цієї роботи, науковий співробітник Інституту радіоастрономії в Нідерландах Владислав Кондратьєв.

— Як би ви сформулювали головний висновок даної статті? Він полягає в тому, що численні дослідження на різних телескопах дозволили виміряти зміну орбітального періоду (а там точність — мільйонні частки секунди) і отримана величина з точністю збіглася з прогнозами ОТО? Тобто чергове «Эйшнтейн був правий»?

— Так, все вірно. Спочатку варто відзначити, що маса пульсара становить близько двох мас Сонця. Такі масивні нейтронні зірки дозволяють ще більше обмежити набір можливих рівнянь стану нейтронної зірки (залежність маси від радіуса), тобто наблизитися до розуміння того, як веде себе нейтронна матерія в надрах зірки.

Поки це лише друга масивна (з масою близько двох мас Сонця) нейтронна зірка з дуже точно певною масою (точність — 2%). Але головне, звичайно, в тому, що на відміну від інших подвійних систем з пульсаром наша подвійна система є дуже компактною. Це робить систему релятивістської, в якій ефекти ОТО або інших, альтернативних теорій повинні проявлятися набагато сильніше. І отримані вимірювання скорочення орбітального періоду за рахунок випромінювання гравітаційних хвиль в цьому сильному гравітаційному полі показали, що У вірна в межах помилок.

— У чому полягала ваша участь у цій роботі?

— Я був безпосередньо залучений до огляду неба з метою пошуку пульсарів на радіотелескопі в Грін-Бэнке в 2007 році, проводячи спостереження і роблячи подальшу обробку даних разом з іншими моїми колегами. У цьому огляді (GBT 350 MHz Drift-Scan survey) ми знайшли 31 новий пульсар, з них 7 миллисекундных, і результати були опубліковані в кінці минулого року в двох роботах. Одним з таких миллисекундных пульсарів і виявився J0348, подвійна система з пульсаром і маломассивным білим карликом. У наступних регулярних спостереженнях для радіо таймінгу і оптичних спостереженнях із VLT і Apache я не брав, але, природно, разом з іншими колегами обговорював отримані результати, готуючи публікацію.

— Ви є членом проекту ASTRON. Можете розповісти про нього докладніше?

— ASTRON — це офіційна назва Інституту радіоастрономії в Голландії (Netherlands Institute for Radio Astronomy, ASTRON, www.astron.nl). З 2009 року я там працюю науковим співробітником в астрономічній групі, займаючись дослідженням пульсарів. Свою назву ASTRON отримав в кінці 80-х, а до цього називався SRZM і спочатку безпосередньо займався проектуванням і управлінням телескопами. ASTRON і зараз є одним з лідерів в розробці і конструюванні нових інструментів для астрономії. До недавнього часу (10-15 років тому) астрономів безпосередньо в штаті було небагато, але з розвитком проекту LOFAR (Low-Frequency Array) астрономічна група істотно зросла (близько 30 осіб — штат, наукові співробітники, студенти). Телескопи WSRT і LOFAR знаходяться в управлінні ASTRON.

— Як ви можете порівняти умови для занять наукою в Росії і в Нідерландах?

— Об’єктивно я не можу порівнювати ситуацію в Голландії з нинішньою ситуацією в Росії, бо не працюю у Росії кілька років, хоча, звичайно, зв’язок підтримую, але не знаю поточну ситуацію зсередини. Але, спираючись на минулий досвід, відповідність зарплат студентів, аспірантів, наукових співробітників нормального рівня життя вважаю дуже важливим. При інших рівних у матеріальному сенсі якщо наука цікава, то більша ймовірність, що студент піде в аспірантуру. Другий важливий момент, який, можливо, певною мірою пов’язаний з першим, це те, що наука в Росії (кажучи «наука», маю на увазі астрономію і більш конкретно радиоастрономию, не знаю добре ситуацію в інших областях) крутиться багато в чому в своєму соку. Широкого співробітництва з іншими групами в світі мало, присутність на конференціях нечисленне. Навіть у випадку, коли є обопільне бажання взяти іноземця на роботу, скажімо, в якості постдока, то це по факту виявляється неможливо через паперової бюрократії.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *