Космос для не космонавтов

Таким образом, универсальность свободного падения, описанная в ОТО, была подтверждена с уровнем достоверности 95 %. Она справедлива даже в присутствии объекта, масса которого в значительной степени обусловлена его собственным гравитационным полем. А это, в свою очередь, в очередной раз подтверждает и саму ОТО.

Одно из последних доказательств теории относительности

Во время наблюдений за уникальной двойной звездой PSR J1141-6545 в созвездии Мухи астрономы зафиксировали искажение ткани пространства-времени вокруг быстро вращающегося белого карлика. Они смогли наблюдать «качание» орбиты пульсара, вращающегося вокруг этого карлика, примерно на 150 км в стороны. Этот эффект, как вы уже поняли, объясняется теорией относительности как искривление ткани пространства-времени вокруг быстро вращающегося массивного объекта.

Уникальность системы PSR J1141-6545 заключается в том, что белый карлик вращается невероятно быстро. Благодаря рекордно малому расстоянию между компонентами пульсар движется по орбите соседа с огромной скоростью в 1 млн км/ч.

Всё это просто не могло не привести к проявлению релятивистских эффектов. Поэтому астрономы и начали свои наблюдения в поисках проявления одного конкретного эффекта Лензе – Тирринга, релятивистского аналога силы Кориолиса, но закручивающего само пространство.

Результаты исследования максимально точны (V. Venkatraman Krishnan, 2020). Так, специалисты измерили скорость импульсов от пульсара до Земли с точностью до 100 мс за 200 лет, используя радиотелескопы Parkes и Extreme в Австралии.

Чёрные линии показывают радиоконтуры, треугольник указывает на пульсар PSR J1833-0827. Небольшая вставка показывает функцию разброса точек инструмента с учётом сглаживания, применённого к изображению

По результатам этих замеров и был обнаружен дрейф осей вращения компонентов этой двойной системы. Исключив последовательно все возможные причины этого дрейфа, специалисты пришли к выводу, что он является результатом перетаскивания кадров. То есть быстро вращающийся массивный белый карлик тянет пространство-время, закручивая его в сторону своего вращения. В результате наклон орбиты пульсара медленно меняется из-за упомянутого выше эффекта Лензе – Тирринга.

Вы только представьте: пространство может искривляться под действием массы! Результаты этого исследования в очередной раз подтвердили теорию относительности. Помимо прочего, они помогут в изучении других пульсаров и белых карликов. Как знать, возможно это новый шажок на пути к освоению Вселенной.

Верна ли общая теория относительности Эйнштейна?

Если у вас ещё остались сомнения, значит, я, видимо, не очень доходчиво рассказал о доказательствах, подтверждающих её. Предлагаю закрепить эту тему перед тем, как перейти к гравитационным волнам.

ОТО по своей сути является геометрической теорией тяготения. В ней постулируется тот факт, что гравитация – не сила, как описывал Ньютон, а результат деформации самого́ пространства-времени. Основное отличие от других метрических теорий тяготения даёт уравнение Эйнштейна, описывающее связь кривизны пространства-времени с присутствующей в нём материей (нет, это не эфир).

На сегодня ОТО – самая успешная теория гравитации, многократно подтверждённая экспериментально. Перечислю основные подтверждения.

Принцип соответствия

Этот принцип гласит, что любая новая научная теория должна включать старую теорию (проверенную и подтверждённую) и её результаты как частный случай.

Так, следствия специальной теории относительности в рамках малых скоростей полностью соответствуют выводам классической механики.

Общая теория относительности, частным случаем которой является СТО, даёт те же результаты, что и классическая теория тяготения Ньютона при малых скоростях и малых значениях гравитационного потенциала.

Отклонение луча света в поле Солнца

Одним из косвенных экспериментов, подтверждающих ОТО, служит отклонение луча света в поле Солнца.

Суть эксперимента такова. Мы точно знаем, когда звезда должна скрываться за Солнцем. Фиксируем время, когда звезда покидает зону видимости, и извлекаем угол отклонения луча света от прямой.

Эти эксперименты проводятся регулярно во время полных солнечных затмений. С 1919 года данное явление многократно подтвердили, во-первых, астрономические наблюдения звёзд во время полных затмений Солнца. А во-вторых, радиоинтерферометрические наблюдениями квазаров, проходящих вблизи Солнца во время его пути по эклиптике. Дополненным подтверждением ОТО является тот факт, что даже из ньютоновской корпускулярной теории света вытекает отклонение луча в поле Солнца.

Запаздывание сигнала в поле Солнца