Навіть через 100 років після того, як Ейнштейн сформулював свою загальну теорію відносності, нові спостереження продовжують підтверджувати її передбачення.
Австралійські астрономи знайшли один з найкращих доказів одного компонента теорії - дві зірки високої щільності на близькій орбіті, яка, здається, тягне і скручує тканину самого простору-часу.
Розглянута система називається PSR J1141-6545 і складається з двох «мертвих» зірок, що обертаються навколо один одного.
Одна з них - білий карлик, розміром з Землю, але в 300 000 разів перевищує її щільність; інша - нейтронна зірка, діаметр якої становить лише 20 кілометрів, у 100 мільярдів разів перевищує щільність Землі. Пульсар обертається навколо білого карлика кожні п'ять годин, і обидва вони обертаються дуже швидко.
У загальній теорії відносності гравітація є результатом величезної кількості маси, що вигинає саму тканину простору-часу. Через кілька років після того, як Ейнштейн опублікував теорію загальної теорії відносності, математики Йозеф Ленз і Ханс Тіррінг запропонували концепцію «перетягування кадрів». По суті, загальна теорія відносності передбачає, що обертові об'єкти повинні захоплювати за собою простір-час.
У більшості випадків цей ефект буде занадто незначним, щоб його можна було виявити, тому він залишався непідтвердженим протягом більше 100 років. І ось тепер вчені в новому дослідженні стверджують, що знайшли докази цього довгоочікуваного побічного ефекту.
Майже 20 років астрономи вивчали систему PSR J1141-6545 за допомогою телескопа Parkes в Австралії, спостерігаючи, як об'єкти взаємодіють з плином часу. І з часом вони помітили поступову зміну, яку можна віднести до «перетягування кадрів».
Пульсари надзвичайно постійні, випромінюючи сплески енергії строго «по годинах». Якщо такі імпульси починають надходити в телескоп в різний час, це передбачає наявність перешкод десь на шляху сигналів.
Після розплутування складної фізики навколо системи, вчені визначили, що сигнали пульсара повільно зміщувалися в часі протягом цих 20 років. Це вказувало на те, що площина його орбіти поступово нахилялася, що можна віднести до перетягування кадру (також відомого як ефект або прецесія Лензе-Тіррінга).
«Обробляючи періодичні імпульси світла від пульсара як тікання годинника, ми можемо побачити і розплутати багато гравітаційних ефектів, оскільки вони змінюють орбітальну конфігурацію і час приходу тактового імпульсу», - говорить Еван Кін, автор дослідження. «У цьому випадку ми вперше побачили прецесію Лензе-Тіррінга, передбачення загальної теорії відносності, в будь-якій зірковій системі».
Навіть через 100 років теорія загальної теорії відносності продовжує проходити випробування, оскільки її передбачення узгоджуються з новими спостереженнями. Всього кілька років тому, нарешті, був підтверджений один важливий аспект - гравітаційні хвилі, які являють собою ряб в просторі-часі, викликану катастрофічними подіями, такими як злиття чорних дір.
Дослідження було опубліковано в журналі Science, і ідея проілюстрована в анімаційному відео нижче.