16-летнее наблюдение за парой пульсаров с рекордной точностью подтвердило Общую теорию относительности
Астрофизики проверили предсказания Общей теории относительности с рекордной точностью и измерили не наблюдавшиеся ранее релятивистские эффекты, использовав результаты шестнадцатилетних наблюдений семи телескопов за парой пульсаров. Исследователи также выяснили, что предсказания некоторых популярных альтернативных теорий гравитации противоречат результатам их наблюдений. Исследование опубликовано в Physical Review X.
Общая теория относительности (ОТО) очень хорошо описывает гравитационное взаимодействие, корректируя ньютоновскую теорию гравитации для сильных гравитационных полей или высоких скоростей движения взаимодействующих тел. Все проведенные на настоящий момент проверки этой теории подтвердили ее правильность. Несмотря на то, что существуют экспериментальные подтверждения теории Эйнштейна для очень сильных гравитационных полей, как, например, измерение красного смещения света звезды, движущейся вблизи сверхмассивной черной дыры, обычно ее предсказания проверяются для сравнительно слабых полей. Одними из самых перспективных физических систем для проверки ОТО в сильных гравитационных полях являются пары пульсаров — нейтронных звезд с очень сильным магнитным полем, у которых магнитные полюса не совпадают с полюсами вращения.
Пульсары интересны тем, что вращение нейтронных звезд с огромной точностью представляет собой периодический процесс, что делает удобным его наблюдение с Земли и измерение с помощью этих наблюдений параметров пульсаров. Если же пульсары образуют пару, то из-за больших масс компаньонов, компактности нейтронных звезд, а также огромных скоростей их движения, измеримые релятивистские эффекты возникают и в их орбитальном движении друг относительно друга. Например, наблюдавшееся уменьшение периода вращения пары пульсаров из-за излучения ими гравитационных волн позволило подтвердить существование этого излучения почти за 40 лет до его прямого обнаружения наземными гравитационными обсерваториями LIGO и VIRGO.
Группа астрофизиков из девяти стран под руководством Майкла Крамера (Michael Kramer) из Института радиоастрономии Общества Макса Планка и Манчестерского университета представила результаты анализа 16-летних наблюдений за парой пульсаров PSR J0737–3039A/B. Используя данные этих наблюдений, ученые нашли семь релятивистских параметров, называемых посткеплеровскими поправками, для PSR J0737–3039A/B.