Доказан принцип, лежащий в основе общей теории относительности

Доказан принцип, лежащий в основе общей теории относительности

Международная команда исследователей получила наиболее точное на сегодняшний день подтверждение одного из краеугольных камней общей теории относительности — принципа эквивалентности сил гравитации и инерции. Статья об открытии опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics.

Кратко принцип эквивалентности сил гравитации и инерции формулируется так: инертная и гравитационная масса тела равны. Он означает, что тело в поле гравитации испытывает ровно такое же воздействие, что и в равномерно ускоренной системе координат в отсутствии сил тяготения.

Согласно Эйнштейну, если принцип эквивалентности выполняется для любых явлений, значит, его можно распространить на неравномерно движущиеся системы координат. Эйнштейн обобщил это положение на все физические явления. Например, луч света в гравитационном поле отклоняется так же, как в лифте, который движется с ускорением.

Несмотря на кажущуюся простоту принципа, исследователи до сих пор не пришли к единому выводу, действительно ли он верен для всех известных случаев. На эту мысль физиков натолкнули несоответствия между квантовой механикой и ОТО и доминирование темной материей над обычной.

Авторы нового исследования смогли найти новое подтверждение принципу эквивалентности. Они исследовали нейтронную звезду — пульсар J0337+1715 с массой в 1,44 солнечных и диаметром в 25 километров. Эта чрезвычайно плотная звезда вращается вокруг двух белых звëзд-карликов, которые имеют гораздо более слабое гравитационное поле.

Пульсар вращается вокруг своей оси с высокой скоростью и при каждом повороте испускает вспышку радиоизлучения, которую можно зафиксировать с помощью радиотелескопов на Земле. Эти вспышки происходят со строгой периодичностью, так, что по ним можно даже сверять часы. Именно такая точность этих вспышек позволяет измерять с их помощью параметры звёздных систем.

На первом этапе учëные исследовали, как Луна и Земля ведут себя в гравитационном поле Солнца. Однако, согласно расчётам, такие массивные объекты, как нейтронные звёзды, могут отклоняться от принципа эквивалентности из-за релятивистских эффектов, действующих вблизи их поверхности.

В результате новых наблюдений учёные показали, что экстремальное гравитационное поле пульсара может вызывать отклонения от ОТО не более чем на две миллионные доли. Этот результат является наиболее точным подтверждением универсальности принципа эквивалентности даже в случае очень массивного объекта.

Истинность этого принципа ещё раз подтверждает общую теорию относительности Эйнштейна. Ранее мы уже рассказывали о том, как 14 лет наблюдений за другим пульсаром также подтвердили принципы ОТО.

Автор: Никита Шевцев
Редактор: Анастасия Воротникова

Понравился наш материал? Подписывайся на «Популярный университет» в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: