Forestil dig, du er en astronom med interessante ideer om den hemmelige love i kosmos. Som enhver god videnskabsmand, du planlægger et eksperiment for at teste deres hypoteser. Og pludselig dårlige nyhed: der er ingen måde at kontrollere det, bortset fra, at computer-simulation. Plads objekter for stor og klodset, så de kan være dyrket i en Petriskål eller til at skubbe som sub-atomare partikler.
Heldigvis, i rum, der er sjældne steder, hvor naturen er at gennemføre sine egne eksperimenter — gerne PSR J0337+1715. Blev først observeret dette triple-system i 2012, og i 2014 forskere officielt erklæret sin åbning. Det er 4200 lysår væk i stjernebilledet Tyren.
Tre døde stjernernes kerner dreje i dansen, som kan bekræfte eller føre til revision af de ideer, Einstein om rum-tid. Indsatserne er høje. I 1970-erne systemet af to døde stjerner har givet stærke, selvom de indirekte beviser, der støtter den Generelle relativitetsteori, og at den gravitationelle bølger, som i sidste ende fandt LIGO, ikke eksisterer. For dette arbejde er de forskere, der vandt Nobelprisen.
For at forstå PSR J0337+1715 i eksperimentet, Joshua Sokol med New Scientist tilbyder at præsentere den som et fysisk sted. Omtrent i samme afstand fra centrum af systemet, som Jorden drejer rundt om Solen, ligger en kold hvid dværg, resterne af den hærdede kerne af stjerner som vores. En smule yderligere, at der er en anden hvid dværg varmt. Han har til at “råbe lys” i himlen, siger Scott løsesum af National radio astronomy Observatory i Virginia, vejlede observationer af dette system.
1.6 hver dag i denne indre hvide dværg kredser en ledsager, der ikke er synlige for det blotte øje. Men i x-ray eller gamma-ray vision af to hvide dværg er forholdsvis svagt i forhold til den følgesvend — sfærisk 24 km objekt, hvis masse er to gange større end Solens masse.
Det er en pulsar, der er til rest af en meget større stjerne. Han gør igen igen-2.73 millisekunder, som det kosmiske støv dæmon. Hver rotation producerer en stråle af radiobølger i himlen, at nå Jorden med hver tur — vi bruger det præcise signaler, som en kosmiske ur. Og fordi disse organer har en intens, kompliceret tyngdefelt, og vi har timer, der er bundet til dem, for at teste Einstein ville være yderst praktisk.
Team løsesum spor kryds af pulsar ved at måle, hvordan skiftende baner af tre organer, og sammenligne resultaterne med de forudsigelser i Einsteins teori. En ting de fokuserer særligt alvorlige.
Husk apokryf historie om Galileo, som det skæve tårn i Pisa, støbt af genstande på jorden for at vise, at forskellige masserne kræver den samme tid til at flyve den samme afstand. Astronaut David Scott gjorde det samme eksperiment på månen med en fjer og en hammer.
Princippet om den såkaldte stærke ækvivalens i den Generelle relativitetsteori fortsætter denne idé. Han hævder, at selv objekter med deres egen tyngdekraft felter skal reagere på, at tyngdekraften præcis det samme som resten.
Ligesom med fjer og en hammer, indvendig hvid dværg og en meget tungere pulsar skal opføre sig i henhold til den gravitationelle tiltrækning af den ydre hvid dværg. Hvis ikke, kredsløb af det inderste par vil være mere langstrakt end forventet, og de ækvivalens princip er overtrådt, og den Generelle relativitetsteori, er forkert.
Og så vil der være chok og ærefrygt. Men sådan et chok, kunne før eller senere forventes, da den Generelle relativitetsteori er berygtet, der ønsker at være venner med andre teorier om naturen.
“Enhver anden teori om gravitation, bortset fra den Generelle relativitetsteori, dybest set forudser, at den stærke ækvivalens princippet på et eller andet plan ikke lykkes,” siger løsesum.
I September konference om pulsarer, som vil blive afholdt i det forenede KONGERIGE, holdet løsesum håber at annoncere nye resultater, der starter med det arbejde, Anne Archibald, der vil teste ækvivalens princippet i 50-100 gange bedre end nogensinde før. Det har de ikke gjort det, siger løsesum, fordi du har brug for at lære nogle mønstre i data, som synes at overtræde de ækvivalens-princippet.
“Selvfølgelig vil det være kraftig, så vi ønsker at sikre, at vi forstår de data korrekt,” siger løsesum. I det øjeblik, computere stadig analysere.
Hvad er chancerne for, at i, når værket er udgivet, vil folk være glade?
“De fleste mennesker tror, at den stærke ækvivalens-princippet ikke fejler på dette niveau. Dette er en af grundene til, at vi er hele tiden at ramme mit hoved mod væggen.”
Måske PSR J0337+1715 — en perfekt plads eksperiment: et eksperiment, hvor den Generelle relativitetsteori præcist brød ned, ikke på papir, men sikkert. Eller vente lidt længere.
Den kosmiske dans af de tre døde stjerner kan være i strid med relativitetsteori
Ilya Hel