Medzinárodná spolupráca vedcov zaznamenala doteraz najpresnejší dôkaz jedného zo základných kameňov Einsteinovej teórie všeobecnej relativity – univerzálnosť voľného pádu.
Nový výskum ukazuje, že teória platí pre silne gravitujúce objekty, ako sú napríklad neutrónové hviezdy. Vďaka rádioteleskopom môžu vedci veľmi presne pozorovať signál produkovaný pulzarmi a testovať tak platnosť Einsteinovej teórie gravitácie pre tieto extrémne objekty, uvádza portál Phys.
Tím vo svojej štúdii uverejnenej v časopise Astronomy & Astrophysics analyzoval signály z pulzaru s názvom PSR J0337 + 1715 pomocou rádioteleskopu v Nançay, ktorý sa nachádza v centre francúzskeho regiónu Sologne.
Galileov experiment vo vesmíre
Zásada univerzálnosti voľného pádu uvádza, že dve telesá v gravitačnom poli podliehajú rovnakému gravitačnému zrýchleniu, pričom nezáleží na ich zložení.
Prvýkrát to demonštroval Galileo Galilei svojimi pokusmi v meste Pisa, kde zo slávnej šikmej veže zhadzoval rôzne objekty, aby overil, či objekty dopadnú na zem v rovnakom čase.
Tento Galileov princíp je tiež základným pilierom Einsteinovej teórie všeobecnej relativity. Niektoré náznaky, ako napríklad nekonzistentnosť medzi kvantovou mechanikou a všeobecnou relativitou či množstvom temnej hmoty a temnej energie v zložení vesmíru, privádzali mnohých fyzikov k presvedčeniu, že všeobecná relativita nemusí byť konečnou teóriou.
Pozorovanie pulzara J0337 + 1715 čiže neutrónovej hviezdy s jadrom o hmotnosti ako 1,44-násobok nášho Slnka, ktoré sa zrútilo do objektu s priemerom iba 25 kilometrov, ukazuje, že pulzar obieha dvoch bielych trpaslíkov, ktoré majú oveľa slabšie gravitačné pole.
Dokazujú správnosť všeobecného princípu voľného pádu
Hlavný autor štúdie Guillaume Voisin z univerzity v Manchestri uviedol, že pulzar vyžaruje lúč rádiových vĺn a ten prechádza priestorom. Pritom vytvára záblesky svetla, ktoré sú zaznamenané s vysokou presnosťou pomocou rádioteleskopu.
Keď sa pulzar pohybuje na svojej obežnej dráhe, posúva sa čas príchodu tohto svetla na Zem. Presné meranie a matematické modelovanie týchto úkazov umožňujú vedcom odvodiť s dokonalou presnosťou pohyb pulzaru.
Jedinečná konfigurácia tohto systému, podobná systému Zem-Mesiac-Slnko s prítomnosťou druhého spoločníka (hrajúceho úlohu Slnka), ku ktorému padajú ďalšie dve hviezdy, umožnili astrofyzikom napodobniť hviezdnu verziu experimentu Galilea.
Experiment v slnečnej sústave s lunárnym laserom potvrdil, že Mesiac aj Zem sú rovnako ovplyvnené gravitačným poľom Slnka ako predpovedá univerzálnosť voľného pádu.
Je však známe, že niektoré odchýlky od univerzálnosti sa môžu vyskytnúť iba v prípade silne gravitačných objektov, ako sú neutrónové hviezdy, čo sú objekty, ktorých hmota je vďaka známej Einsteinovej väzbe E = mc2 významne tvorená z vlastnej gravitačnej energie. Nový experiment s pulzarmi, ktorý uskutočnil tím, zaplnil medzeru, ktorú zanechali testy slnečnej sústavy, kde žiadny objekt nemá takú silnú gravitáciu, dokonca ani Slnko.
Tím dokázal, že extrémne gravitačné pole pulzaru sa nemôže líšiť od predpovede všeobecnej relativity so spoľahlivosťou na úrovni 95 %. Tento výsledok je najpresnejším potvrdením, že univerzálnosť voľného pádu je platná aj v prítomnosti objektu, ktorého hmotnosť je vo väčšine spôsobená vlastným gravitačným poľom, čím potvrdzuje Einsteinovu teóriu všeobecnej relativity.
Nahlásiť chybu v článku