Η Γενική Σχετικότητα άντεξε ίσως τη δυσκολότερη πρόκληση της μέχρι σήμερα. Η θεωρία, που δημοσίευσε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν το 1916, έφερε επανάσταση στην κατανόησή μας για τη φυσική και το σύμπαν. Εξηγεί τη βαρύτητα ως συνέπεια της ευελιξίας του χωροχρόνου: Τεράστια αντικείμενα παραμορφώνουν τον χωροχρόνο, δημιουργώντας κοιλώματα γύρω από τα οποία περιφέρονται άλλα σώματα.
Άποψη ενός καλλιτέχνη του συστήματος Διπλού Πάλσαρ, όπου δύο ενεργά πάλσαρ περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο σε μόλις 147 λεπτά.
Οι φυσικοί έχουν δοκιμάσει επανειλημμένα τη γενική σχετικότητα τα τελευταία 105 χρόνια, προσπαθώντας να βρουν καταστάσεις ή περιστάσεις στις οποίες αυτή δεν ισχύει. Και ακόμα δεν έχουν βρει καμία.
Σε μια νέα μελέτη, οι ερευνητές αναφέρουν τα αποτελέσματα μιας από τις πιο φιλόδοξες προκλήσεις επιβεβαίωσης της γενικής σχετικότητας που έχουν αναληφθεί ποτέ. Ανέλυσαν τις παρατηρήσεις ενός συστήματος διπλού πάλσαρ που έγιναν από επτά διαφορετικά ραδιοτηλεσκόπια σε όλο τον κόσμο από το 2003 έως το 2019.
Τα πάλσαρ είναι ένας τύπος αστέρα νετρονίων , ή ένα υπέρπυκνο αστρικό πτώμα, που εκπέμπει ισχυρές δέσμες ακτινοβολίας και σωματίδια από τους μαγνητικούς πόλους τους. Αυτές οι δέσμες είναι συνεχείς, αλλά φαίνεται να πάλλονται (εξ ου και το όνομα) επειδή τα πάλσαρ περιστρέφονται. Αυτη η ακτινοβολία (σαν το φως ενός φάρου) μπορεί να φανεί μόνο όταν ένας πόλος είναι στραμμένος στη Γη.
Το ζεύγος πάλσαρ που ερεύνησε η ερευνητική ομάδα βρίσκεται περίπου 2.400 έτη φωτός από τη Γη. Ένα από τα πάλσαρ περιστρέφεται 44 φορές το δευτερόλεπτο, ενώ το άλλο ολοκληρώνει μια περιστροφή κάθε 2,8 δευτερόλεπτα. Τα δύο αντικείμενα περιφέρονται γύρω από ένα κοινό κέντρο μάζας μία φορά κάθε 147 λεπτά. Καθένα από αυτά κινείται στο διάστημα με περίπου 1 εκατομμύριο χλμ/ώρα.
«Τέτοια γρήγορη τροχιακή κίνηση συμπαγών αντικειμένων όπως αυτά – έχουν περίπου 30% μεγαλύτερη μάζα από τον ήλιο αλλά μόνο περίπου 24 χιλιόμετρα διάμετρο – μας επιτρέπει να δοκιμάσουμε πολλές διαφορετικές προβλέψεις της γενικής σχετικότητας — επτά συνολικά!», δήλωσαν οι ερευνητές
Και η ποιότητα ταίριαζε με την ποσότητα: Η μελέτη πέτυχε επίπεδα ακρίβειας πρωτόγνωρα για μια δοκιμή γενικής σχετικότητας. Χρησιμοποιώντας επτά επίγεια ραδιοτηλεσκόπια σε διάφορα μέρη του πλανήτη μας, οι επιστήμονες βρήκαν ότι οι ραδιο-παλμοί των πάλσαρ φτάνουν στη Γη αργότερα του αναμενομένου και αυτό συμβαίνει επειδή τα καθυστερεί η μεγάλη καμπύλωση του χωροχρόνου των δύο άστρων. Οι υπολογισμοί έδειξαν ότι η καθυστέρηση εξηγείται σε ποσοστό 99,99% από τη θεωρία σχετικότητας του Αϊνστάιν.
«Εκτός από τα βαρυτικά κύματα και τη διάδοση του φωτός, η ακρίβειά μας μας επιτρέπει επίσης να μετράμε την επίδραση της «διαστολής του χρόνου» που κάνει τα ρολόγια να τρέχουν πιο αργά στα βαρυτικά πεδία», λένε. «Χρειάζεται ακόμη και να λάβουμε υπόψη τη διάσημη εξίσωση του Αϊνστάιν E = mc^2 όταν εξετάζουμε την επίδραση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται από το ταχέως περιστρεφόμενο πάλσαρ στην τροχιακή κίνηση».
Και οι επτά από τις δοκιμασμένες προβλέψεις επιβεβαιώθηκαν, διαπίστωσε η μελέτη. Επομένως, η γενική σχετικότητα παραμένει αήττητη — αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι οι ερευνητές πρέπει να σταματήσουν να προσπαθούν να βρουν ρωγμές σε αυτήν.
“Η γενική σχετικότητα δεν είναι συμβατή με τις άλλες θεμελιώδεις δυνάμεις , που περιγράφονται από την κβαντομηχανική. Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό να συνεχίσουμε να κάνουμε όσο το δυνατόν πιο αυστηρές δοκιμές στη γενική σχετικότητα, για να ανακαλύψουμε πώς και πότε καταρρέει η θεωρία”, λέει ο Robert Ferdman, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Ανατολικής Αγγλίας.
«Η εύρεση οποιασδήποτε απόκλισης από τη γενική σχετικότητα θα αποτελούσε μια σημαντική ανακάλυψη που θα άνοιγε ένα παράθυρο στη νέα φυσική πέρα από την τρέχουσα θεωρητική μας κατανόηση για το σύμπαν», πρόσθεσε ο Robert Ferdman. «Και μπορεί να μας βοηθήσει να ανακαλύψουμε τελικά μια ενοποιημένη θεωρία των θεμελιωδών δυνάμεων της φύσης».
Η νέα μελέτη δημοσιεύτηκε τη Δευτέρα (13 Δεκεμβρίου) στο περιοδικό Physical Review X.
