Predstavte si, že ste astronóm so zaujímavými predstavami o tajných zákonoch vesmíru. Ako každý dobrý vedec, plánujete experiment na testovanie svojej hypotézy. A potom zrazu zlá správa: neexistuje spôsob, ako to otestovať, s výnimkou snáď počítačovej simulácie. Kozmické objekty sú príliš veľké a nepohodlné na to, aby rástli v Petriho miske alebo sa zrážali ako subatomárne častice.
Našťastie v prírode existujú vzácne miesta, kde príroda vykonáva svoje vlastné experimenty - napríklad PSR J0337 + 1715. Tento trojitý systém bol prvýkrát pozorovaný v roku 2012 a vedci ho v roku 2014 oficiálne oznámili. Nachádza sa vo vzdialenosti 4200 svetelných rokov v súhvezdí Býk.
Tri mŕtve jadrové jadrá sa točia v tanci, ktorý by mohol potvrdiť - alebo viesť k revízii - Einsteinovu myšlienku časopriestoru. Stávky sú vysoké. V 70. rokoch 20. storočia systém dvoch mŕtvych hviezd poskytol silné, hoci nepriame dôkazy, ktoré podporovali Einsteinovu teóriu všeobecnej relativity, a že gravitačné vlny, ktoré LIGO nakoniec našiel, existujú. Za túto prácu dostali vedci Nobelovu cenu.
Aby sme pochopili PSR J0337 + 1715 ako súčasť experimentu, Joshua Sokol s New Scientist navrhuje reprezentovať ho ako fyzické miesto. Približne v rovnakej vzdialenosti od stredu systému, v ktorom sa Zem otáča okolo Slnka, leží studený biely trpaslík, zvyšky spevneného jadra hviezdy, ako je tá naša. O kúsok ďalej je ešte horúci biely trpaslík. Mal by sa „jasne kričať“na oblohe, hovorí Scott Ransome z observatória Národného rádia pre astronómiu vo Virgínii, ktorý dohliada na pozorovania systému.
Každých 1,6 dňa obieha tento vnútorný biely trpaslík spoločníka, ktorý nie je voľným okom neviditeľný. Ale pri röntgenovom alebo gama-videní sú obaja bieli trpaslíci v porovnaní so svojim spoločníkom relatívne slabí, guľový objekt s dĺžkou 24 kilometrov, ktorého hmotnosť je jeden a pol násobok hmotnosti Slnka.
Je to pulzár, zvyšok oveľa väčšej hviezdy. Rotuje sa raz za 2,73 milisekundy ako démon kozmického prachu. Každá rotácia uvoľní lúč rádiových vĺn do neba, ktorý dosiahne Zem s každou rotáciou - jej ultra presné signály používame ako kozmické hodiny. A keďže tieto telá majú intenzívne, spletené gravitačné polia a máme k nim viazané hodiny, bolo by veľmi vhodné vyskúšať Einsteina.
Ransomov tím sleduje tikanie pulzaru, meria, ako sa menia obežné dráhy troch tiel, a porovnáva výsledky s predpoveďami Einsteinovej teórie. Obzvlášť vážne sa zameriavajú na jeden nápad.
Pomyslite na apokryfný príbeh Galilea na šikmej veži v Pise, ktorý hodil predmety na zem, aby ukázal, že rôzne masy potrebujú rovnaké množstvo času na to, aby prekonali rovnakú vzdialenosť. Astronaut David Scott urobil rovnaký experiment na mesiaci s perím a kladivom.
Propagačné video:
Princíp tzv. Silnej rovnocennosti vo všeobecnej relativite pokračuje v tejto myšlienke. Tvrdí, že aj objekty s vlastnými gravitačnými poľami by mali reagovať na gravitáciu rovnako ako ostatné.
Rovnako ako v prípade peria a kladiva, vnútorný biely trpaslík a oveľa ťažší pulzár by sa mali správať rovnako pod gravitačným ťahom vonkajšieho bieleho trpaslíka. Ak nie, obežná dráha vnútorného páru sa predĺži, ako sa očakávalo - a poruší sa zásada rovnocennosti a všeobecná relativita je nesprávna.
A potom bude šok a hrôza. Taký šok by sa však mohol skôr alebo neskôr očakávať, pretože všeobecná relativita je známa tým, že nechce byť priateľom iných teórií prírody.
„Akákoľvek teória gravitácie iná ako všeobecná relativita v podstate predpovedá, že silný princíp ekvivalencie na určitej úrovni zlyhá,“hovorí Ransome.
Na septembrovej konferencii v Pulsare vo Veľkej Británii dúfa tím Ransom ohlásiť nové výsledky, počnúc prácou Anny Archibaldovej, ktorá otestuje zásadu rovnocennosti 50 až 100-krát lepšie ako kedykoľvek predtým. Zatiaľ to neurobili, hovorí Ransom, pretože existuje niekoľko vzorcov údajov, ktoré podľa všetkého porušujú zásadu rovnocennosti, ktorú je potrebné bližšie preskúmať.
„Zrejme to bude mocné, preto sa chceme uistiť, že údaje správne chápeme,“hovorí Ransom. V súčasnosti počítače stále robia analýzu.
Aké sú šance, že keď vyjde práca, ľudia budú nadšení?
„Väčšina ľudí verí, že silný princíp rovnocennosti nemôže zlyhať na tejto úrovni. To je jeden z dôvodov, prečo neustále búchame hlavou o stenu. “
Možno je PSR J0337 + 1715 dokonalým vesmírnym experimentom: experimentom, v ktorom sa všeobecná relativita určite nerozbije, nie na papieri, ale určite. Alebo budeme čakať trochu dlhšie.
Ilja Khel