Пульсары подтверждают ОТО Эйнштейна.

[Astron]

Пульсары являются самыми точными часами во Вселенной. Период их вращения весьма мал (доли секунды), но очень стабилен. Это позволяет проводить точнейшие измерения, связанные с этими удивительными сверхплотными объектами. Международная научно-исследовательская группа под руководством профессора Michael Kramer (обсерватория Джодрелл Бэнк, Великобритания) решила проверить справедливость выводов общей теории относительности. В течение трех лет астрономы наблюдали двойной пульсар - уникальную пару, которую они обнаружили в 2003 году. По результатам исследований, базирующихся, в том числе, и на наблюдениях эффекта Shapiro, ученые сделали вывод, что теория гравитации справедлива п ределах 0,05%. Система пульсаров PSR J0737-3039A и B находится на расстоянии 2000 световых лет от Земли в направлении созвездия Кормы (Puppis), в трех градусах к юго-востоку от звезды h (эта) Большого Пса. Она состоит из двух массивных, но очень компактных нейтронных звезд, каждая из которых весит больше нашего Солнца, но диаметр звезд равен всего 20 км. Сколлапсировавшиеся объекты обращаются вокруг общего центра масс с периодом 2,4 часа со скоростью более миллиона километров в час. Разделенные расстоянием около миллиона километров, обе нейтронных звезды посылают в пространство радиоимпульсы, подобные световыми лучам прибрежного маяка. На Земле при помощи радиотелескопа можно регистрировать эти пульсации в виде всплесков на определенной частоте. PSR J0737-3039A - единственная известная двойная система радиопульсаров. Из-за своей большой массы, эти объекты предоставляют идеальную возможность тестировать аспекты общей теории относительности, а именно:

1.Гравитационное 'красное смещение': импульсы одного пульсара замедляются при удалении от наблюдателя (во время движения по орбите), и наоборот.

2.Эффект Shapiro: импульсы одного пульсара, близкого к другому, задерживаются из-за кривизны пространства-времени. Такие наблюдения обеспечивают проверку двух выводов общей теории относительности.

3. Гравитационные волны и сход с обриты: обе нейтронные звезды теряют энергию из-за излучения гравитационных волн. Это заставляет их постепенно сближаться по спирали, и, в конечном счете, обе звезды соединятся в одно целое.

Точность временных изменений прибытия радиоимпульса на Землю обеспечивалась тремя самыми большими радиотелескопами в мире: телескоп Лоуэлла обсерватории Джодрелл Бэнк (Jodrell Bank), телескоп Parkes в Австралии и телескоп Robert C. Byrd обсерватории Грин Бэнк (Green Bank) в Восточной Вирджинии. Наблюдая за движением звезд по радиосигналам, астрономы нашли, что движение нейтронных звезд в системе PSR J0737-3039A в точности соответствует прогнозам великого физика. Это наиболее точный тест в присутствии сильных гравитационных полей, когда-либо сделанный для проверки ОТО. Только тяготение черных дыр позволило бы зафиксировать более сильные эффекты, но их наблюдение гораздо более трудная задача. Поскольку оба пульсара видимы в радиодиапазоне, имеется возможность п рименять их собственные часы исключительной точности, и измерять расстояние от общего центра масс. В сбалансированном обращении друг около друга, более тяжелый пульсар находится ближе к центру масс, чем меньший его собрат. Это позволяет найти коэффициент относительности двух масс. Важно то, что этот коэффициент независим от теории гравитации, и является прямой альтернативой других гравитационных теорий. Все тесты, проведенные для данной двойной системы пульсаров, хорошо согласуются с теорией Эйнштейна, но наиболее точный результат дает временная задержка при наблюдении эффекта Shapiro. Здесь сигналы изменяются, как только проходят, искривленную гравитацией двух нейтронных звезд, часть пространства-времени. Полученная при наблюдениях задержка, близка к 90 миллионным долям секунды, а расхождение с предсказанной ОТО величиной составляет всего 0,05%! Многие другие релятивистские эффекты, предсказанные Эйнштейном, могут быть так же проверены наблюдениями. Мы видим, что из-за огромной массы, 'ткань' пространства-времени вокруг пульсара изгибается. Мы также видим, что часы пульсара замедляются, когда они загораживаются мощным гравитационным полем своего компаньона, образуя эффект растягивания времени. Ключевой результат наблюдений состоит в том, что пульсары сближаются друг с другом со скоростью 7 мм за один период обращения. Теория Эйнштейна предсказывает, что двойная система пульсаров, сближаясь, будет испускать гравитационные волны - пульсации в пространстве-времени, которые движутся со скоростью света. Пока они непосредственно не обнаружены. Но наблюдения PSR J0737-3039 показывают, что компоненты системы теряют энергию, и движутся по губительной гравитационной спирали, причем точно по предсказанным ОТО данным. Значит, проведенные исследования дают косвенное доказательство существования гравитационных волн. Двойной пульсар PSR J0737-3039 является действительно удивительной системой. Он не только подтверждает общую теорию относительности, но еще и является превосходным материалом для исследователей сверхплотных объектов и мощных магнитных полей, а так же позволяет понять сложные механизмы, которые генерируют радиоимпульсы этих маяков Вселенной.



Исходный Источник: University of Manchester News Release

Источники:

1) Pulsars Confirm Einstein's Theories // Universetoday, 15.09.2006.