Наукова мережу як перевірити теорію відносності

Головне, що для цього потрібно, - невелика зірка і великий радіотелескоп.

У самому точному на сьогоднішній день астрофизичному експерименті австралійські і американські вчені використовували радіотелескоп Обсерваторії Паркса (The Parkes Observatory. Australia Telescope National Facility of the Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) для того, щоб виміряти спотворення простору-часу біля зірки, що знаходиться на відстані 450 світлових років від Землі.

Склад дослідницької групи: Віллем ван Стратен (Willem van Straten), Метью Бейлес (Prof Matthew Bailes) з Суінбурнского технологічного університету (Swinburne University of Technology. Melbourne); Шрініваса Кулкарни (Prof Shrinivas R. Kulkarni), Стюарт Андерсон (Dr Stuart Anderson), Метью Бріттон (Dr Matthew Britton) з Калтеха (California Institute of Technology); Річард Манчестер (Dr Richard N. Manchester) і Джон Саркісян (John Sarkissian) з CSIRO Australia Telescope National Facility.

Дослідження було засноване на властивостях одного з найхимерніших об'єктів в природі - пульсара PSR J0437-4715. Пульсар - це зірка, що складається з дуже щільної речовини; вона швидко обертається і випромінює потік радиоимпульсов. J0437-4715 є одним з найяскравіших і близьких до нас пульсарів, що випромінюють 170 імпульсів в секунду. Його супроводжує білий карлик (стара слабосветящіхся зірка), утворюючи вальсуючу в космосі пару.

Зараз астрономи здатні виміряти час приходу на Землю радиоимпульса від J0437-4715 з точністю не гірше 100 наносекунд (одна стомільйонний частина секунди) - завдяки обладнанню, розробленим в Калтесі, написаним в Суінбурне програмами і великий збирає площі телескопа обсерваторії Паркса.

Настільки точний хронометраж, а також близькість пульсара до Землі дозволили вперше в історії астрономії точно визначити, як розташована орбіта пульсара в просторі.

Наші лівий і правий очі бачать злегка розрізняються картини світу, оскільки розташовані на відстані кількох сантиметрів один від одного. Точно так же будуть відрізнятися два погляди на систему пульсара, зроблені з інтервалом в півроку, коли Земля проходить половину свого шляху по орбіті навколо Сонця. Це явище називається параллаксом.

У разі пульсара J0437-4715 різниця в напрямку поглядів незначна - близько чотирьох мільйонних градуса. Але для астрономів цього достатньо, щоб сконструювати тривимірну модель руху пульсара по орбіті.

Однак, щоб зробити це, ван Стратену, аспіранту Суінбурнского технологічного університету, треба було обробити більше 50 000 гігабайт даних. Для запису такої кількості інформації необхідно 77000 CD-ROM, з яких можна скласти вежу висотою 119 метрів.

В процесі побудови орбіти вчені змогли перевірити дуже тонкий ефект, що передбачається загальною теорією відносності Ейнштейна (ЗТВ). Оскільки масивний об'єкт викривляє простір-час навколо себе, то бачите пульсара поширюються в викривленому білим карликом континуумі і повинні приходити до Землі з невеликою затримкою (по відношенню до часу подорожі в звичайному, нескривленими просторі). Це явище, зване затримкою Шапіро (Shapiro delay), було передбачено вперше в 1964 р Ірвіном Шапіро (Irwin I. Shapiro), нині директором Смітсонівської астрофізичної обсерваторії (Smithsonian Astrophysical Observatory).

Отримані дані чітко показали, що передбачена затримка дійсно спостерігається. Таким чином, проведений експеримент можна вважати першою перевіркою ОТО, в якій геометрія системи використовувалася для передбачення релятивистского ефекту. Більш рання перевірка ОТО на системі подвійного пульсара, проведена професорами Джозефом Тейлором (Joseph H. Taylor) з Прінстона (Princeton University) і Джоелом Вайсбергом (Joel M. Weisberg) з Карлтона (Carleton College), використовувала два ефекту ОТО для передбачення значення третього, тобто представляла собою перевірку внутрішньої несуперечності теорії. Однак спостереження не мали достатньої точністю для побудови орбіти пульсара в просторі.

"Точність наявних даних настільки висока, що ми плануємо використовувати пульсар для виявлення малих пульсацій просторово-часового континууму", заявив проф. Бейлес. Астрономи вважають, що такі пульсації могли виникнути при народженні Всесвіту або злиття надмасивних чорних дір. Для цих експериментів дослідники розробляють нове, ще більш точне покоління вимірювальних інструментів.

Групі з Суінбурнского університету вже виділили суперкомп'ютер цілком, щоб вчені "йшли в ногу" з терабайтами інформації, що приходять з радіотелескопа.