Ученые заметили скручивание пространственно-временного континуума

Даже спустя 100 лет после того, как Эйнштейн сформулировал свою общую теорию относительности, новые наблюдения продолжают подтверждать ее предсказания.

Австралийские астрономы нашли одно из лучших доказательств одного компонента теории — две звезды высокой плотности на близкой орбите, которая, кажется, тянет и скручивает ткань самого пространства-времени.

Рассматриваемая система называется PSR J1141-6545 и состоит из двух «мертвых» звезд, вращающихся вокруг друг друга.

Одна из них — белый карлик, размером с Землю, но в 300 000 раз превышающим ее плотность; другая — нейтронная звезда, диаметр которой составляет всего 20 километров, в 100 миллиардов раз превышает плотность Земли. Пульсар вращается вокруг белого карлика каждые пять часов, и оба они вращаются очень быстро.

В общей теории относительности гравитация является результатом огромного количества массы, изгибающей саму ткань пространства-времени. Спустя несколько лет после того, как Эйнштейн опубликовал теорию общей теории относительности, математики Йозеф Ленз и Ханс Тирринг предложили концепцию «перетаскивания кадров». По существу, общая теория относительности предполагает, что вращающиеся объекты должны увлекать за собой пространство-время.

В большинстве случаев этот эффект будет слишком незначительным, чтобы его можно было обнаружить, поэтому он оставался неподтвержденным в течение более 100 лет. И вот теперь ученые в новом исследовании утверждают, что нашли доказательства этого долгожданного побочного эффекта.

Почти 20 лет астрономы изучали систему PSR J1141-6545 с помощью телескопа Parkes в Австралии, наблюдая, как объекты взаимодействуют с течением времени. И со временем они заметили постепенное изменение, которое можно отнести к «перетаскиванию кадров».

Пульсары чрезвычайно постоянны, излучая всплески энергии строго «по часам». Если такие импульсы начинают поступать в телескоп в разное время, это предполагает наличие помех где-то на пути сигналов.

После распутывания сложной физики вокруг системы, ученые определили, что сигналы пульсара медленно смещались во времени в течение этих 20 лет. Это указывало на то, что плоскость его орбиты постепенно наклонялась, что можно отнести к перетаскиванию кадра (также известному как эффект или прецессия Лензе-Тирринга).

«Обрабатывая периодические импульсы света от пульсара как тиканье часов, мы можем увидеть и распутать многие гравитационные эффекты, поскольку они меняют орбитальную конфигурацию и время прихода тактового импульса», — говорит Эван Кин, автор исследования. «В этом случае мы впервые увидели прецессию Лензе-Тирринга, предсказание общей теории относительности, в любой звездной системе».

Даже спустя 100 лет теория общей теории относительности продолжает проходить испытания, поскольку ее предсказания согласуются с новыми наблюдениями. Всего несколько лет назад, наконец, был подтвержден один важный аспект — гравитационные волны, которые представляют собой рябь в пространстве-времени, вызванную катастрофическими событиями, такими как слияние черных дыр.

Исследование было опубликовано в журнале Science, и идея проиллюстрирована в анимационном видео ниже.