Iedomājieties, ka esat astronoms ar interesantām idejām par kosmosa slepenajiem likumiem. Tāpat kā jebkurš labs zinātnieks, jūs plānojat eksperimentu, lai pārbaudītu savu hipotēzi. Un tad pēkšņi sliktās ziņas: nav iespējas to pārbaudīt, izņemot varbūt datora simulāciju. Kosmiskie priekšmeti ir pārāk lieli un neērti, lai tos varētu audzēt Petri traukā vai sadurties kā subatomiskas daļiņas.
Par laimi, kosmosā ir retas vietas, kur daba pati veic eksperimentus, piemēram, PSR J0337 + 1715. Šī trīskāršā sistēma pirmo reizi tika novērota 2012. gadā, un 2014. gadā zinātnieki oficiāli paziņoja par tās atklāšanu. Tas atrodas 4200 gaismas gadu attālumā Taurus zvaigznājā.
Trīs mirušu zvaigžņu kodoli griežas dejā, kas varētu apstiprināt vai izraisīt pārskatīšanu Einšteina ideju par kosmosa laiku. Likmes ir augstas. 70. gados divu mirušu zvaigžņu sistēma sniedza spēcīgus, kaut arī netiešus pierādījumus, kas atbalstīja Einšteina vispārējās relativitātes teoriju, un ka pastāvēja gravitācijas viļņi, kurus LIGO galu galā atrada. Par šo darbu zinātnieki saņēma Nobela prēmiju.
Lai saprastu PSR J0337 + 1715 kā daļu no eksperimenta, Džošua Sokols ar jauno zinātnieku ierosina to attēlot kā fizisko atrašanās vietu. Aptuveni tajā pašā attālumā no sistēmas centra, pie kura Zeme griežas ap Sauli, atrodas auksts balts punduris, tādas zvaigznes sacietējušās serdes paliekas kā mūsējā. Nedaudz tālāk ir vēl viens karstāks baltais punduris. Tam vajadzētu "spilgti kliegt" debesīs, saka Skots Ransome no Nacionālās radioastronomijas observatorijas Virdžīnijā, kurš pārrauga sistēmas novērojumus.
Ik pēc 1,6 dienām šis iekšējais baltais punduris riņķo ap pavadījumu, kurš ir neredzams ar neapbruņotu aci. Bet rentgenstaru vai gamma staru redzējumā abi baltie punduri ir salīdzinoši vāji, salīdzinot ar viņu pavadoni - sfērisku 24 kilometru garu objektu, kas pusotru reizi pārsniedz Saules masu.
Tas ir pulsars, daudz lielākas zvaigznes paliekas. Tas griežas reizi 2,73 milisekundēs, tāpat kā kosmisko putekļu dēmons. Katra rotācija izlaiž radioviļņu staru debesīs, kas katru rotāciju sasniedz Zemi - mēs izmantojam tā īpaši precīzos signālus kā kosmisko pulksteni. Un tā kā šiem ķermeņiem ir intensīvi, savijušies gravitācijas lauki, un mums ir ar tiem sasieti pulksteņi, būtu ārkārtīgi ērti pārbaudīt Einšteinu.
Ransoma komanda izseko pulsara atzīmi, mēra, kā mainās trīs ķermeņu orbītas, un salīdzina rezultātus ar Einšteina teorijas prognozēm. Īpaši nopietni viņi koncentrējas uz vienu ideju.
Padomājiet par apokrifisko stāstu par Galileo uz Pizas tieksmes torni, kurš meta objektus uz zemes, lai parādītu, ka dažādām masām vienā un tajā pašā attālumā jābrauc tikpat daudz laika. Astronauts Deivids Skots veica to pašu eksperimentu uz mēness ar spalvu un āmuru.
Reklāmas video:
Tā sauktās spēcīgās ekvivalences princips vispārējā relativitātes jomā turpina šo ideju. Viņš apgalvo, ka pat objektiem ar saviem gravitācijas laukiem vajadzētu reaģēt uz gravitāciju tāpat kā citiem.
Tāpat kā ar spalvām un āmuru, iekšējam baltajam pundurim un daudz smagākajam pulsarim vajadzētu izturēties vienādi zem ārējā baltā pundura gravitācijas vilkmes. Ja nē, tad iekšējā pāra orbīta kļūs garāka, nekā paredzēts - un tiks pārkāpts ekvivalences princips, un vispārējā relativitāte ir nepareiza.
Un tad būs šoks un bijība. Bet šādu satricinājumu agrāk vai vēlāk varēja gaidīt, jo vispārējā relativitāte ir bēdīga, ja nevēlas draudzēties ar citām dabas teorijām.
"Jebkura gravitācijas teorija, kas nav vispārējā relativitāte, pamatā paredz, ka spēcīgs ekvivalences princips noteiktā līmenī neizdosies," saka Ransome.
Septembra Pulsar konferencē Lielbritānijā Ransom komanda cer paziņot jaunus rezultātus, sākot ar Annas Archibaldas darbu, kura ekvivalences principu pārbaudīs 50 līdz 100 reizes labāk nekā jebkad agrāk. Viņi to vēl nav izdarījuši, saka Ransom, jo daži datu modeļi, šķiet, pārkāpj ekvivalences principu, kuri ir jāizpēta rūpīgāk.
"Acīmredzot tas būs spēcīgs, tāpēc mēs vēlamies pārliecināties, vai mēs datus saprotam pareizi," saka Ransom. Pašlaik datori joprojām veic analīzi.
Kādas ir izredzes, ka tad, kad darbs iznāks, cilvēki būs sajūsmā?
“Lielākā daļa cilvēku uzskata, ka spēcīgs līdzvērtības princips šajā līmenī nevar izgāzties. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc mēs pastāvīgi sasitām galvu pret sienu."
Varbūt PSR J0337 + 1715 ir ideāls kosmosa eksperiments: eksperiments, kurā vispārējā relativitāte noteikti sabojājas, nevis uz papīra, bet noteikti. Vai arī mēs gaidīsim mazliet ilgāk.
Iļja Khel