На сегодняшний день теория относительности Эйнштейна выдержала уже не одну проверку, но это не означает, что теория непогрешима и стоит перестать испытывать теорию на прочность, тем более, каждый раз когда теория оказывается верна — ученым удается выяснить нечто новое и ценное о Вселенной.
Еще в 2012 году была открыта звездная тройная система PSR J0337+1715, находящаяся на расстоянии 4200 световых лет в созвездии Тельца. Интерес к системе восходит к Галилео и его демонстрации принципа эквивалентности, который является основополагающим для общей теории относительности. История гласит, что Галилей сбросил два шара с разной массой с Пизанской башни и обнаружил, что оба шара одновременно достигли земли. Это доказано, упрощено и формализовано в Законе всемирного тяготения Исаака Ньютона — то, что ускорение массы за счет гравитации не зависит от самой массы. Подобный эксперимент проводился даже на Луне астронавтом Дэйвом Скоттом, находясь на поверхности спутника астронавт одновременно уронил молоток и перо, так как сопротивление воздуха не двигало перо и не замедляло его, оба предмета падали с одинаковой скоростью.
Но и сама природа не прочь поэкспериментировать, как это происходит с PSR J0337+1715.
«Каждая другая теория гравитации, кроме общей теории относительности, в основном предсказывает, что принцип сильной эквивалентности терпит неудачу на каком-то уровне», — сказал исследователь Скотт Рэнсом из Национальной Радиоастрономической обсерватории.
Система состоит из трех мертвых, или «престарелых», звезд. Две из них — белые карлики, очень плотные, очень горячие остатки звездных ядер, оставленные после разрушения красного гиганта. Третья — пульсар, быстро вращающаяся, чрезвычайно плотная нейтронная звезда, пульсирующая пучком электромагнитного излучения с невероятной регулярностью, когда она вращается по своей оси, как очень быстрый космический Маяк. Она также намного тяжелее, чем сопровождающие его белые карлики. Поскольку импульсы нейтронной звезды настолько регулярны — период между вспышками составляет всего 2,73 миллисекунды, астрономы могут использовать любые изменения в синхронизации для точного измерения орбиты.
Так ученые выяснили, что три звезды гравитационно буксируют друг друга, что приводит в движение орбиту пульсара. Нейтронная звезда и один из белых карликов находятся довольно близко друг к другу, а еще один белый карлик находится чуть дальше.
Согласно принципу сильной эквивалентности, не только материалы должны ускоряться с той же скоростью, это также касается энергии, связанной с гравитационными полями. Таким образом, тела с высокой массой должны «падать» с той же скоростью, что и тела с низкой массой. Все три звезды «падают» вокруг гравитационного поля друг друга.
Если бы пульсар двигался быстрее, чем ближний к нему белый карлик, к внешнему белому карлику, его орбита стала бы более эллиптической. Как оказалось, этого не происходит.
Внутренний белый карлик и пульсар имели совпадающие ускорения в пределах 0,16 тыс. % друг от друга, оставляя нам эпическую, масштабную демонстрацию принципа эквивалентности.
