n cette illustration, un pulsar (PSR J0337-1715) est représentée avec deux naines blanches compagnons. Le vert mesh illustre la courbure de l’espace-temps provoquée par les différentes masses. (Taille et les distances des trois composantes ne sont pas à l’échelle.) (Crédit: Michael Kramer/MPIfR)
encore une Fois, les physiciens ont confirmé l’un d’Albert Einstein, la base des idées au sujet de gravité — cette fois avec l’aide d’une étoile à neutrons clignotant à travers l’espace.
Le nouveau travail est une vieille idée encore plus certaine est que, lourds et légers les objets tombent à la même vitesse. Einstein n’était pas la première personne à se rendre compte de ce; il y a contesté les comptes de Galileo Galilei montrant le principe en laissant tomber le poids de la Tour de Pise, dans le 16ème siècle. Et les suggestions de l’idée d’apparaître dans les travaux de la 12ème siècle, le philosophe abû’l-Barakāt al-Baghdādī. Ce concept a finalement fait son chemin dans Isaac Newton modèle de la physique, puis la théorie d’Einstein de la relativité générale, la gravitation « fort principe d’équivalence » (SEP). Cette nouvelle expérience démontre la vérité de la SEP, à l’aide de chute d’une étoile à neutrons, avec plus de précision que jamais.
La SEP a semblé être vrai pour un long moment. Vous pourriez avoir vu cette vidéo des astronautes des missions Apollo tomber une plume et un marteau dans le vide de la lune, montrant ainsi qu’ils tombent au même taux de gravité lunaire.
Mais les petits tests dans les relativement faibles champs gravitationnels de la Terre, la lune ou le soleil n’est pas vraiment mis la SEP à l’épreuve, selon Sharon Morsink, un astrophysicien de l’Université de l’Alberta, au Canada, qui n’était pas impliqué dans la nouvelle étude.
« À un certain niveau, la majorité des physiciens croient que la théorie d’Einstein de la gravitation, appelé la relativité générale, est correcte. Cependant, cette croyance est basée principalement sur des observations de phénomènes ayant lieu dans les régions de l’espace avec la faiblesse de la gravité, tandis que la théorie d’Einstein de la gravitation est destiné à expliquer les phénomènes prenant place près de très forts champs gravitationnels, » Morsink dit Live Science. « Les étoiles à neutrons et les trous noirs sont les objets qui ont le plus fort connu les champs gravitationnels, donc un critère de gravité, ce qui implique ces objets vraiment tester le cœur de Einstein, la théorie de la gravité. »
les étoiles à Neutrons sont effondrées cœurs de cadavres d’étoiles. Super dense, mais pas assez dense pour former des trous noirs, ils peuvent pack de masse supérieure à celle de notre soleil dans le tournoiement des sphères juste à quelques miles de large.
Les chercheurs se sont concentrés sur un type d’étoile à neutrons appelé un pulsar, qui, vue de la Terre semble flash qui tourne. Qui clignote est un résultat d’une tache lumineuse sur la surface de l’étoile tournoyant dans et hors de la vue, 366 fois par seconde. Cette rotation est assez régulière pour garder le temps par.
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Ce pulsar, connu comme J0337+1715, est particulière, même parmi les pulsars: Il est verrouillé dans une situation binaire orbite avec une étoile naine blanche. Les deux étoiles en orbite les uns les autres comme ils ont un cercle d’une troisième étoile, également, une naine blanche, tout comme la Terre et la lune faire le tour du soleil.
(les Chercheurs ont déjà montré que la SEP est vrai pour les orbites comme dans notre système solaire: la Terre et la lune sont touchés au même degré par le soleil de la gravité, des mesures suggèrent.)
La précision de chronométrage de J0337+1715, combiné avec sa relation à ces deux champs de gravité créée par les deux étoiles naines blanches, propose des astronomes une occasion unique de tester le principe.
Le pulsar est beaucoup plus lourd que les deux autres étoiles dans le système. Mais le pulsar tombe toujours vers chacun d’entre eux un peu comme ils tombent vers le pulsar de la plus grande masse. (La même chose se passe avec vous et de la Terre. Quand vous sautez, vous tomber en arrière vers la planète très rapidement. Mais la planète tombe vers vous en tant que bien que très lentement, en raison de votre propre faible gravité, mais à l’exact même taux qu’une plume ou un marteau si vous ignorez la résistance de l’air.) Et parce que J0337+1715 est un précis chronométreur, les astronomes sur la Terre peut suivre la manière dont le champs de gravité de deux étoiles d’affecter le pulsar de la période.
Pour ce faire, les astronomes soigneusement minuté l’arrivée de la lumière de J0337+1715 à l’aide de gros télescopes radio, en particulier la Nançay Observatoire Radio en France. Comme la star de déplacés autour de chacune de ses voisins — un dans un peu rapide de l’orbite, et une en plus, le ralentissement de l’orbite — le pulsar suis plus près et plus loin de la Terre. Comme l’étoile à neutrons déplacé plus loin de la Terre, la lumière de ses impulsions ont dû parcourir de longues distances pour atteindre le télescope. Donc, à un petit degré, les écarts entre les impulsions semblait s’allonger.
Comme le pulsar est tournée vers la Terre, les écarts entre les impulsions sont devenus plus courts. Qui a permis à des physiciens de construire un modèle robuste de l’étoile à neutrons est un déplacement dans l’espace, en expliquant précisément comment il interagit avec les champs de gravité de ses voisins. Leur travail construit sur une technique utilisée dans une précédente étude, publiée dans la revue Nature en 2018, pour étudier le même système.
La nouvelle étude, publiée en ligne le 10 juin dans le journal de l’Astronomie et de l’Astrophysique, a montré que les objets de ce système se sont comportés comme de la théorie d’Einstein prédit — ou au moins de ne pas différer d’Einstein prévisions par plus de 1,8 parties par million. C’est la limite absolue de la précision de leur télescope de l’analyse des données. Ils ont rapporté de confiance de 95% dans leurs résultats de recherche.
Morsink, qui utilise des données de rayons X à l’étude de la masse, de largeurs et de modèles de surface des étoiles à neutrons, a déclaré que cette confirmation n’est pas surprenant, mais il est important pour ses travaux de recherche.
« Dans ce travail, nous devons supposer que la théorie d’Einstein de la gravitation est correcte, parce que l’analyse des données est déjà très complexe, » Morsink dit Live Science dans un dans un e-mail. « Pour que les essais d’Einstein, la gravité à l’aide des étoiles à neutrons vraiment me faire sentir mieux à propos de notre hypothèse que la théorie d’Einstein décrit la gravité d’une étoile à neutrons correctement! »
Sans la compréhension de la SEP, Einstein n’aurait jamais été en mesure de développer ses idées de la relativité. Dans une idée qu’il a décrit comme « le plus chanceux de la pensée dans ma vie, » il a reconnu que les objets en chute libre ne se sentent pas le champs de gravité en tirant sur eux.
(C’est pourquoi les astronautes en orbite autour de la Terre à flotteur. En constante chute libre, ils n’ont pas l’expérience du champ de gravitation qui les maintient en orbite. Sans windows, ils ne savent pas la Terre était là.)
la Plupart d’Einstein idées clés sur l’univers de commencer avec l’universalité de la chute libre. Donc, de cette manière, la pierre angulaire de la relativité générale a été fait beaucoup plus fort.
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publié à l’Origine sur Live Science.
