ריקוד של 3 כוכבים מאשר את 'המחשבה המאושרת ביותר' של איינשטיין

2 כדורים במסלול סביב כדור קטן יותר כאשר 2 קורות יוצאות ממנו. למטה, מבנה דמוי רשת מראה את עקמומיות החלל.

תפיסת האמן של המערכת המכונה PSR J0337+1715. זוהי מערכת משולשת, המורכבת מפולסר באלפיות השנייה עם 2 חברים ננסים לבנים. הרשת הירוקה ממחישה את עקמומיות הזמן-מרחב הנגרמת על ידי ההמונים השונים של 3 הכוכבים הללו. גודל ומרחקים של 3 המרכיבים אינם בקנה מידה. תמונה באמצעות מייקל קרמר/MPIfR.


זה חלק מהמדעאגדהזֶהגלילאוהפיל חפצים בהמונים שונים מאיטליההמגדל הנטוי של פיזהעל מנת לסתור אתתפיסה ארוכת שניםשחפצים כבדים וקלים יותר נופלים בקצב שונה. למעשה, כל החפצים - ללא קשר למסה - נופלים באותו קצב בחלל ריק. זה נקרא האוניברסאליות של נפילה חופשית, אושר מאז הן על כדור הארץ והן בחלל.איינשטייןעצמו כינה את האוניברסליות של הנפילה החופשית 'המחשבה הכי ברת המזל' שלה מכיוון שהיא הובילה אותו בסופו של דבר אלתורת היחסות הכללית. כעת חוקרים באירופה אישרו שוב עובדת טבע זו, בדיוק גבוה במיוחד, על ידי מעקב אחר תנועתה של מערכת כוכבים משולשת המכילהדופק באלפיות השנייה.

הממצאים פורסמו ב-נבדק על ידי עמיתיםכתב עתאסטרונומיה ואסטרופיזיקהב- 10 ביוני 2020. אהַצהָרָהממכון מקס פלאנק לאסטרונומיה רדיו (MPIfR) בבון, גרמניה, שחוקריו השתתפו במחקר, אמרו:


הממצאים - הושגו בשיטה קפדנית חדשה ובשילוב של נתוני טלסקופ רדיו עם תובנה עדכנית מ-גלאי גל כבידה- לספק את המבחן החזק ביותר אי פעם של אחת התחזיות היסודיות ביותר של תורת היחסות הכללית: שכוח המשיכה מושך את כל האובייקטים באותה האצה, ללא התחשבות בהרכבם, בצפיפותם או בעוצמת שדה הכבידה שלהם.

הפולסר במערכת שהם למדו - קומפקטי ביותרכוכב ניטרונים- נקראPSR J0337+1715. הוא מקיף במערכת משולשת עם שתייםגמדים לבנים, אובייקטים פחות קומפקטיים מכוכב נויטרונים, אך קומפקטיים יותר מהשמש שלנו.

כפי שמתואר בתורת היחסות הכללית, אובייקטים קומפקטיים מאוד כמו כוכבי נויטרונים עוקפים את זמן המרחב בחלל טריליוני פעמים חזק יותר מכוכבי לכת או מהשמש שלנו. מדענים אלה אמרו:

אולי יותר מכל מבחן קודם, תוצאה זו מצביעה על כך שתורת היחסות הכללית, המבוססת על פשטות המחשבה המאושרת ביותר של איינשטיין, באמת לוכדת משהו מהותי בטבע.




כיצד נוכל להבין מה חוקרים אלה למדו? שקול את האוניברסליות של הנפילה החופשית במערכת כדור הארץ/הירח שלנו - בסרטון למטה - המראה מה שנקרא לפעמיםאפולו 15 פטיש טיפת נוצה. הסרטון מראה כי בעולם חסר אוויר כמו הירח, פטיש ונוצה נופלים באותו קצב.

בדומה לסרטון למעלה, העבודה החדשה עוסקת באמִבְחָןשל האוניברסאליות של הנפילה החופשית. הצהרת המדענים הסבירה:

Pulsar PSR J0337+1715, הממוקם בקבוצת הכוכביםמַזַל שׁוֹר, הוא כוכב נויטרונים בעל 1.44 מסות שמש, המראה פעימות רדיו קבועות כשהוא מסתובב 366 פעמים בשנייה סביב הציר שלו. הוא חבר במערכת כוכבים משולשת יוצאת דופן, באינטראקציה הדדית עם שני כוכבים אחרים, שניהם ננסים לבנים. גמד לבן הוא כבר די אקזוטי - כוכב בגודל של כדור הארץ בדרך כלל ובמרכזו צפיפות של מאות קילוגרמים לכל סנטימטר מעוקב. בהשוואה לגמדים לבנים, כוכב נויטרונים הוא קיצוני באמת, בעל מסה גדולה יותר מהשמש נמעך לרדיוס של 12 קילומטרים בלבד ובכך מגיע לצפיפות של יותר ממיליארד טון בתוך נפח הסוכר. קוּבִּיָה.


צוות מחקר בראשותוגיום ווזין(מרכז ג'ודרל לבנק לאסטרופיזיקה/בריטניה ו Observatoire de Paris), כולל אסטרונומים MPIfRפאולו פרייר,נורברט וקסומייקל קרמר, ואסטרונומים מכמה מוסדות בצרפת, השתמשו בטלסקופ רדיו Nançay, הממוקם באזור סולן בצרפת, כדי למדוד במדויק את זמני ההגעה של פולסי הרדיו מ- PSR J0337+1715 על פני מרווח זמן של שמונה שנים. הם יכולים להראות שכוכבי נויטרונים וכוכבי ננס לבנים נופלים באותה האצה בתוך שני חלקים למיליון.

מה זה אומר שכוכב הניוטרון וכוכבי הגמד הלבן נופלים באותה האצה? מהנופלקשור למסלולים של אובייקטים במערכת המשולשת הזו? למעשה, אתה יכול להסתכל על אובייקטים במסלול זה סביב זה כמצב של נפילה חופשית. האובייקט בעל פחות המסה נופל לעבר האובייקט עם יותר מסה. עם זאת, אם לאובייקט הפחות מסיבי יש מספיקמהירות משיקה- מספיק מהירות - זה לא ייפול לתוך הגוף השני. במקום זאת, הוא ילך בנתיב מעוקל סביב הגוף השני. לאחר מכן אומרים שהאובייקט הפחות מסיבימקיףהמסיבית יותר. כדי להבין יותר על מסלולים, נסה את הפוסט הזהכדור התותח של ניוטון.

רקע שחור עם שני כדורים לבנים הנעים במסלולים עגולים סביב צלב אדום זעיר.

תפיסת האמן של 2 גופים המקיפים מרכז כובד משותף (צלב אדום). אתה יכול להתייחס לגוף הפחות מסיבי כ'נופל 'לעבר הגוף המאסיבי יותר. עם זאת, הוא אף פעם לא מגיע לגוף המאסיבי יותר, מכיוון שהוא נע מהר מדי. תמונה באמצעותויקיפדיה.

מה שהראו מדענים אלה - במידה רבה של דיוק - הוא שמסלולים של האובייקטים במערכת המשולשת הפולסרית/הגמדית הלבנה כולם 'נופלים' באותו קצב, כשהם ממשיכים במסלולם ההדדי. מכיוון שהפולסר מסיבי יותר מכוכבי הגמדים הלבנים, תוצאה זו מאשרת את האוניברסאליות של הנפילה החופשית: היא מראה שאובייקטים של מסות שונות נופלים באותו קצב. גיום voisin הגיב:


אישורו בדיוק זה מהווה אחד המבחנים המחמירים ביותר של התיאוריה של איינשטיין שנעשתה אי פעם - והתיאוריה עוברת את המבחן בצבעוניות. יתר על כן, התוצאות מספקות גם אילוצים מחמירים ביותר על תיאוריות הכבידה האלטרנטיביות, המתחרות ביחסות הכללית של איינשטיין להסביר את כוח הכבידה, למשל,אנרגיה שחורה.

המחשבה המאושרת ביותר של איינשטיין

הצהרת המדענים הסבירה:

לאחר פרסום 1905 שלתיאוריה מיוחדתשל היחסות, איינשטיין החל לחשוב כיצד לשלב בין התיאוריה החדשה שלו לבין כוח הכבידה, מכיוון שחוק הכובד של ניוטון אינו תואם את עקרון היחסות החדש שלו. בסתיו 1907 עלה בראשו רעיון: שלמישהו בנפילה חופשית כאילו כוח הכבידה כבה, שכן בשל האוניברסאליות של הנפילה החופשית הכל בסביבתו מאיצה באותה צורה.

התובנה הפשוטה אך העמוקה הזו הביאה את איינשטיין בסופו של דבר להבין כי כוח הכבידה הוא ביטוי של זמן מרחב מעוקל הפועל על כל ההמונים באותו אופן, מושג העומד בבסיס תורת היחסות הכללית שלו. מאוחר יותר הוא הגדיר את ההשראה הפתאומית הזו כ'מחשבה המאושרת ביותר בחיי '.

קרא עוד על כמה מהיישומים של העבודה החדשה, באמצעות MPIfR.

המדענים גם ציינו כי מערכת משולשת זו המכילה את הפולסר PSR J0337+1715 ממחישה משהו מאוד עמוק. זה מראה ש'תובנה הגאונית 'של איינשטיין חלה גם על אובייקטים קוסמיים קיצוניים כמו כוכבי נויטרונים, שהתגלו לראשונה רק 50 שנה לאחר פרסום תורת היחסות הכללית. פאולו פרייר, מחבר נוסף מ- MPIfR, העיר:

אולי יותר מכל מבחן קודם, תוצאה זו מצביעה על כך שהמחשבה המאושרת ביותר של איינשטיין באמת לוכדת משהו מהותי לגבי כוח הכבידה ופעולותיו הפנימיות של הטבע.

שורה תחתונה: האוניברסליות של הנפילה החופשית מתארת ​​את העובדה שאובייקטים בעלי מסה לא שווה נופלים באותו קצב (בחלל ריק). איינשטיין כינה את האוניברסליות של הנפילה החופשית 'המחשבה הכי ברת המזל שלי'. חוקרים באירופה אישרו כעת עובדת טבע זו בדיוק רב במיוחד, תוך שימוש במערכת כוכבים משולשת המכילה את ה- PSR J0337+1715 פולסרית השנייה.

מקור: בדיקה משופרת של עקרון השקילות החזקה עם הפולסר במערכת כוכבים משולשת

באמצעות MPIfR