Cu ajutorul unor măsurători extrem de precise ale unui pulsar care se rotește în jurul orbitei Piticii albe, astronomii au descoperit că constanța gravitațională, care determină forța gravitației, este "încurajator de constantă" în tot Universul.
De mult timp sa crezut că constanta gravitațională (sau pur și simplu "G") este aceeași în întregul Univers, la fel cum viteza luminii într-un vid și constanta lui Planck sunt cunoscute constante universale. Dar cum putem fi siguri de asta?
În trecut, oamenii de știință au reflectat laserele de pe Lună pentru a determina distanța față de Pământ, apropiindu-se de măsurarea exactă a lui G. Și acum oamenii de știință, folosind telescopul radio din Green Bank din Virginia de Vest și Observatorul Arecibo din Puerto Rico, au examinat sistemul solar în detaliu, produs de o stea neutronică rotativă sau pulsar, care sunt la distanță de mii de ani lumină.
Pulsarii sunt un ceas cosmic al Universului nostru. Acestea sunt vechile rămășițe ale stelelor mari care au ieșit, au supraviețuit unei explozii supernova și acum constau în materie foarte densă, degradantă, mai mică de 32 km în diametru. Pulsars are, de asemenea, câmpuri magnetice puternice care pot genera raze extrem de colimate ale emisiilor radio. De fiecare dată când pulsarul se rotește, razele polare pot fi trimise pe Pământ și înregistrate sub formă de pulsații: la fel ca o bliț de baliză care clipește la distanță. Pentru măsurarea timpului, această rupere este absolut de referință. Astronomii observă aceste obiecte ca cei mai exacți temporari din Univers, în competiție cu cele mai avansate ceasuri atomice pe care le avem pe Pământ.
Acum, studiind un pulsar special numit PSR J1713 + 0747, astronomii au făcut măsurătorile cele mai exacte ale lui G în afara sistemului solar.
"Constanța supranaturală a acestor rămășițe stelare a furnizat dovezi interesante că forța fundamentală de gravitație," marele G al fizicii ", rămâne neschimbată în spațiu, declară astronomul Weiwei Zhu, fost angajat al Universității British Columbia din Canada, într-un comunicat al NRAO. "Această observație are implicații importante pentru cosmologie și unele forțe fundamentale ale fizicii".
Zhu este autorul principal al unui nou studiu publicat în Jurnalul Astrofizic.
PSR J1713 + 0747 este laboratorul ideal pentru a studia unele dintre cele mai fundamentale valori ale spațiului, timpului și relativității. Mai întâi, are o orbită unică largă în jurul unui pitic alb. Pulsar durează 68 de zile pentru a completa un cerc complet. Este, de asemenea, incredibil de luminos - unul dintre cei mai străluciți pulsari cunoscuți. Ca o stea dublă, sistemul pierde o cantitate foarte mică de energie prin valuri gravitaționale - fenomene prezise de teoria generală a relativității lui Einstein.
O orbita lor larga si stabila inseamna ca aceasta pierdere de energie, fiind extrem de mica, are un efect redus asupra orbitei pulsarului, ceea ce il face o tinta primordiala pentru orice observare a gravitatiei. (Cu o orbită mai compactă, mai multă energie ar fi cheltuită pentru a se separa de sistem folosind valuri gravitaționale, s-ar crea erori în măsurătorile caracteristicilor orbitei pulsare). Astfel, acum putem măsura cu exactitate caracterul gravitațional al acestui sistem stelar. De ce este important acest lucru?
Sistemul cu stele duble al pișarului și piticului alb se află la o distanță de 3750 ani lumină de Pământ, iar valoarea G obținută după 21 de ani de observații radio coincide aproape complet cu cele mai exacte măsurători ale lui G obținute de la sistemul nostru solar. Astfel, apare (cel puțin în acest test) că G este constant în întregul univers cunoscut.
"Gravitatea este puterea care leaga stelele, planetele si galaxiile impreuna", a declarat astronomul si co-autorul Scott Rhans de la Observatorul National pentru Radio Astronomie (NRAO). "Deși pare să fie permanent pe Pământ, există unele teorii în cosmologie, în care se presupune că gravitatea se poate schimba într-un alt moment sau în alte părți ale Universului".
"Aceste rezultate, noi și vechi, ne permit să excludem cu încredere posibilitatea existenței unor" speciale "de ori sau de locuri cu comportament gravitațional diferit", a declarat astronomul și co-autorul Ingrid Steyrs, de asemenea, de la Universitatea British Columbia din Canada. "Teoriile de gravitate, care diferă de teoria generală a relativității, fac deseori astfel de predicții și am pus noi cadre asupra parametrilor care descriu aceste teorii".
"Constanta gravitațională este o constantă fundamentală a fizicii, deci este important să verificăm această ipoteză generală folosind obiecte în diferite locuri, timpi și condiții", a adăugat Zhu. "Faptul că vedem că gravitatea se comportă în același mod, atât în sistemul nostru solar cât și în sistemele de stele îndepărtate, confirmă faptul că constanța gravitațională este, de fapt, universală". Interesant, în viitorul apropiat, vom primi un alt "laborator al teoriei relativității", când programul global Horizon Telescope (EHT) începe să primească date de înaltă precizie, posibil până la sfârșitul acestui an.
EHT este un interferometru global al unei antene radio distribuite care înregistrează date dintr-o gaură neagră supermassivă din centrul galaxiei noastre, cunoscută sub numele de Sagetator A * (sau Sgr A *). Astronomii se pregătesc pentru prima dată să privească în laboratorul puternic de gravitație, care dezvăluie cel mai mare mediu gravitațional cunoscut până în prezent și, eventual, deschiderea fizicii dincolo de teoria generală a relativității.
Este interesant să vedem dacă valoarea lui G va rămâne constantă chiar și la marginea Evenimentului Horizon ...
