В космическом удачном ходе астрономы сочли астрономический маяк известным как пульсар в орбите с не один, но две других звезды. Первое в своем роде трио могло скоро использоваться для помещения теории Эйнштейна силы тяжести или Общей теории относительности, к беспрецедентному испытанию. «Это – замечательная лаборатория, которую природа дала нам», говорит Паулу Фрэйр, радио-астроном в Макс. Планке Институте Радио-Астрономии в Бонне, Германия, кто не был вовлечен в работу. «Это почти сделано заказать».
Пульсар состоит из нейтронной звезды, оставшегося ядра крупной звезды, взорвавшейся во взрыве сверхновой звезды. Собственная сила тяжести ядра сжимает его так сильно, что атомные ядра объединяются в единственную сферу нейтронов.
Прядущая нейтронная звезда также сияет луч радиоволн, охватывающий небо, как луч света от маяка охватывает море. Фактически, пульсары вспыхивают так регулярно, что они делают естественные часы, пометка которых может быть столь же устойчивой как те из атомных часов.Невероятная регулярность позволяет определить, является ли пульсар в орбите с другим объектом, поскольку примерно 80% больше чем 300 быстро прядущих пульсаров «миллисекунды», как известно. Как пульсар и его сопутствующая орбита друг друга, расстояние между пульсаром и Землей варьируется немного, так, чтобы потребовалось более или менее время для пульса радиоволн для достижения Земли.
В результате частота пульсирования убыстряется и замедляется в контрольном цикле.Но такой простой сценарий не мог объяснить специфические трели в частоте пульсара PSR J0337+1715, который Скотт Рэнсом, астроном в Национальной Радио-Обсерватории Астрономии в Шарлоттсвилле, Вирджиния и коллегах, обнаруженных в 2007 с Робертом К. Бердом Зеленый Телескоп Банка в Западной Вирджинии. Обучение другие радио-телескопы на объекте, Рэнсоме и коллегах сохранило его под почти постоянным наблюдением в течение полутора лет.
В конечном счете Энн Арчибальд, аспирант в университете Макгилла в Монреале, Канада, выяснила точно, что продолжается.Пульсар, имеющий 1.4 раза массу солнца и прядущий 366 раз в секунду, находится в трудной орбите, длящейся 1,6 дня с белой карликовой звездой только 20%, столь же крупных, как солнце. Второй белый карлик, взвешивающий на 41% больше, чем солнце, вращается вокруг внутренней пары каждые 327 дней, как Выкуп и коллеги сообщают онлайн сегодня по своей природе. «Мы думаем, что существует не больше чем 100 из этих [трио] в нашей галактике», говорит Выкуп. «Они действительно один в миллиарде объектов».Отличительная новая система открывает путь к испытанию понятия позади Общей теории относительности, известной как принцип эквивалентности, связывающий две различных концепции массы.
Инерционная масса объекта определяет количество, как она сопротивляется подталкиванию или натяжению: легче начать детскую сидячую коляску, катящуюся, чем автомобиль, потому что у бродяги есть меньше инерционной массы. Гравитационная масса вещи определяет, насколько поле тяготения надевает ее: штанга более тяжела, чем перо, потому что она имеет больше гравитационной массы.
Самая простая версия принципа эквивалентности служит инерционную мессу, и гравитационная масса равны. Это объясняет, почему обычные объекты как бейсболы и кирпичи падают на Землю при том же уровне независимо от их массы — поскольку легенда утверждает, что Галилео показал путем понижения более тяжелых и более легких шаров из Пизанской башни.Сильный принцип эквивалентности берет вещи важный шаг вперед.
Согласно известному уравнению Эйнштейна, E = mc2, энергия равняется массе. Таким образом, объект или масса системы могут быть сгенерированы энергией в полях тяготения в самой системе. Сильный принцип эквивалентности заявляет, что, даже если Вы включаете массу, сгенерированную через такое «самотяготение», гравитационная и инерционная масса все еще равна. Принцип держится в теории Эйнштейна Общей теории относительности, но как правило не держится в альтернативных теориях, говорит Тибо Дэмур, теоретический физик в Институте Наступающих Научных исследований в Бур-сюр-Иветт, Франция.
Так тыкание булавки в принципе доказало бы, что Общая теория относительности не является заключительным словом на силе тяжести.Исследователи уже попытались проверить сильный принцип эквивалентности.
С 1970-х некоторые выдержали сравнение как луна и Земная орбита в поле тяготения солнца. Позже, другие проанализировали движение белых как пульсар карликовых пар в поле тяготения галактики.
Но те исследования были ограничены, заявляет Дамур. Самотяготение земли составляет просто одну миллиардную своей массы.
В исследованиях пульсара сила тяжести галактики очень слаба. Таким образом, сильный принцип эквивалентности был проверен только к точности частей за тысячу.
Новая система пульсара открывает путь к намного более строгому испытанию путем объединения сильных мест двух предыдущих методов. Самотяготение пульсара составляет примерно 10% своей массы, в отличие от меньше чем 0,001% для внутреннего белого карлика.
Одновременно, оба движения в поле тяготения внешнего белого карлика, который намного более силен, чем область галактики. Путем прослеживания развития системы Выкуп и коллеги должны быть в состоянии сказать, падают ли или внутренний белый карлик или пульсар быстрее к внешнему белому карлику, и проверите сильную эквивалентность приблизительно в 100 раз более точно, чем прежде, заявляет Дамур.Таким образом, сильный принцип эквивалентности будет найден, желая? «Я ожидал бы получать лучший предел» на возможных нарушениях, заявляет Дамур. «Но я являюсь непредубежденным.
Было бы замечательно получить нарушение». Фрэйр говорит, что нарушение было бы «полной революцией».Исследователям не, вероятно, придется долго ждать, говорит Выкуп.
Его бригада должна быть в состоянии проверить принцип в течение года.