астрономите са използвали -много големия телескоп- заедно с радиотелескопи по целия свят

---

Астрономите са използвали "Много Големия Телескоп", заедно с радиотелескопи по целия свят, за да открият и изучат странна звездна система.

Системата се състои от най-масивната открита до момента неутронна звезда и бяло джудже. Веднага трябва да споменем, че ако се основем на конвекционалната нютонова физика за да опишем процесите които протичат там, много скоро ще видим, че резултатите ще се различават драстично от реалната картина. Подобна странна двойка отчетливо се подчинява на общата теория на относителността на Айнщайн и учените всъщност се възползват за да тестват истинността на самата теория.
Увеличаване Изкривяването на пространство-времето от новата екзатична звездна система. Тази картина всъщност не е реалната. Реално изкривяването става на цялото 3-Д простронство-време, което не може да се изобрази геометрически, защото е необходимо още едно измерение с което художниците не разполагат. Който иска да го разбере истински, ще трябва да използва единствената наука, която изучава всички измерения - математиката. Но тогава ще трябва да използва сложни пространствени оператори или тензори, които са от ранга само на академичните среди... Credit: ESO/L. Calçada



Още от както се появяват и двете теории на относителността на Айнщаин, специалната и общата (ОТО), изглеждат толкова невероятни и далечни от нашата интуиция, че първата реакция на физиците от цял свят е просто да се усъмнят в тяхната истинност. И двете теории са специализирани в обясняване на макроприродата, които всъщност поставят една абсолютна рамка във физиката. ОТО е ъпгрейт на специалната теория на относителността, която включва и гравитацията. Ключовият момент е твърдението, че скоростта на светлината е константа за "всички отправни системи" във Вселената. За сега никой не може да обясни защо това е така и изглежда че природата функционира точно по този начин. От този факт следват множество умопомрачителни заключения които са толкова далечни и в същото време ограничаващи, че учените всячески се опитват, ако не да ги оборят, то поне да ги заобиколят.

Оказва се, че пространството и времето са взаимно свързани и техните параметри зависят изцяло от независимата отправна система, която притежава всеки един от нас. Когато се движим през пространството тази връзка обуславя и движение през времето. Например, ако сме в абсолютен покой тогава се движим само през времето, но ако се задвижим тогава нашето движение през времето намаля и това става по строг физичен закон. Според него, когато достигнем скоростта на светлината движението ни през времето напълно спира, но тогава ще притежаваме безкрайна маса или енергия, които в ОТО отново са взаимно свързани. Всичко това, както и още много други неща следват, ако приемем че скоростта на светлината е еднаква за всички, дори и за самата светлина (два противоположни лъча ще се движат един спрямо друг точно със скоростта на светлината).

Още Айнщайн си е задавал въпроса спрямо какво тогава измерваме това движение или спрямо какво сме абсолютно сигурни че се намирам в пълен покой в пространството и се движим само във времето например. Оказва се, че такава субстанция съществува и тя се нарича "абсолютно пространство-време" спрямо които различните отправни системи се движат или са в абсолютен покой. Това е физическата рамка, която обитаваме - от една страна е абсолютното пространство време, от друга е скоростта на светлината. В ОТО съществува още едно движение, осъзнаването на което на Айнщайн е отнело 10 години. Това е гравитацията, която за разлика от праволинейното движение е равноускорително.

Епохалното откритие на Айнщайн е точно това - откритието, че гравитацията и ускорението са едно и също нещо, което се измерва спрямо абсолютното пространство време. Ако на телата не им действат сили, тогава нормално се стремят да се движат или в абсолютното пространство време или успоредно на него (когато осъществяват праволинейно движение) и това става докато не се включи гравитация. Когато това стане, тялото започва да се ускорява без да му действат допълнителни сили. Ако разгледаме примера с ябълката, когато Нютон е видял че ябълката пада от дървото, легендата гласи, че това го вдъхновило да изведе закона за гравитацията от силата с която земята привлича ябълката. Айнщайн обаче има по-различен подход, той казва, че нормално ежедневно ние се ускоряваме към центъра на земята. Това е лесно да го разберем чувстваме силата на гравитацията всеки един момент. Когато обаче паднем или скочим от височина, промяната на нашето движение спрямо абсолютното пространство време е нула, но пък се ускоряваме към източника на гравитация, Земята. В този аспект излиза, че абсолютната отправна система е нашата, когато падаме към Земята. Айнщайн казва, че не ябълката пада, а цялата Земя плюс всички ние се ускоряваме към абсолютната отправна система на останалата без въздействието на нито една сила ябълка. Обяснението на това невероятно заключение математически, е само едно - реалното пространство време на Земята е изкривено спрямо абсолютното. Причината за това е масата и това изкривяване ние го усещаме като "гравитация".

Това е невероятно, но учените вече почти век непрекъснато доказват че именно този механизъм работи в природата. Изкривяването на пространството важи и за времето. Всъщност се оказва че за нормалните тела, като Слънцето и Земята изкривяването на времето е по-голямо от това на пространството, за разлика от черните дупки. Проведени са безброй експерименти и до момента ОТО не се е проваляла никъде, но нещото което дразни учените е, защо пространство-времето се изкривява? Защо скоростта на светлината е една и съща и защо нейната стойност е точно толкова. За да отговорят на този въпрос, физиците търсят границата при която ОТО се проваля. Например квантовата теория описваща най-малкото се проваля при една определена граница, когато мащабите нараснат. Тя е абсолютно неприложима за нашата действителност. Нютоновата физика или изобщо конвекционалната физика се проваля когато скоростите, масите или енергиите нараснат до една граница, която е възможно да бъде засечена от инструментите отстъпвайки постепенно на ОТО. Учените се надяват, че същото ще важи и за теорията на Айнщайн, възможно е да съществува граница при която и тя се проваля, отстъпвайки на други теории, които е възможно да отговорят на горните фундаментални въпроси. За сега, такава граница не е открита, Айнщайн е непоклатим, но изследванията продължават.

Новата звездна двойка също позволява тестове на ОТО по начини, които не са били възможни до сега. Новите наблюдения напълно се съгласуват с предсказанията, които прави теорията и с в пълно противоречие с някои алтернативни теории.

Неутронната звезда се върти около оста си 25 пъти за секунда и обикаля около бялото джудже за два часа и половина. Освен това, тя излъчва регулярни радиовълни, които се засичат от радиотелескопите. Неутронната звезда или пулсарът е кръстен "PSR J0348 0432" и обитава останките от свръхнова. Тя е два пъти по-тежка от Слънцето, но е само 20 км в диаметър. Това означава, че гравитацията на повърхността и е над 300 милиарда пъти по-силна от Земната и там най-малката прашинка ще тежи милиарди пъти повече от това което можем да вдигнем на Земята! Нейния спътник, бялото джудже е по-малко екзотична. Тя представлява светеща останка от много по-лека звезда, която е загубила своята атмосфера и бавно се охлажда.

Астрономите изследват промените, които претърпява светлината излъчвана от бяло джудже, когато преминава покрай пулсара. Откритието е, че тя се държи точно по начина по който ОТО обяснява гравитацията като следствие от кривината на пространство-времето, създадена от присъствието на маса и енергия.

Физиците са разработили други теории за гравитацията, които правят различни прогнози от общата теория на относителността. За някои от тези алтернативи, разликите ще се проявят само в изключително силни гравитационни полета, които не се срещат в Слънчевата система. От гледна точка на тежестта, PSR J0348 0432 е наистина изключителна обект, дори в сравнение с други пулсари, които са използвани за прецизни тестове на ОТО. В такива силни гравитационни полета малки увеличения на масата може да доведе до големи промени в времето около такива обекти. До момента астрономите не са имали представа какво ще се случи в присъствието на такава масивна неутронна звезда като PSR J0348 0432. За това, системата предлага уникалната възможност да се проведат тестове както за ОТО, така и за други нови територии. Казано с други думи, може би тази система ще предостави достъп до търсената "граница".

Екипът комбинира много прецизни наблюдения на бялото джудже от VLT с изключително точното определяне на импулсите идващи от пулсара. Изводът е, че системата излъчва гравитационни вълни и губи гравитационна енергия. Това води до промени в орбиталния период. Прогнозата за тази промяна е различна според различните теории.

Радио наблюденията са толкова точни, че позволяват да се измери промяна времетраненето на орбиталния период с 1/8 милионна част от секундата. Това е точно толкова, колкото прогнозира теорията на Айнщайн. Айнщайн отново устоява, но астрономите казват, че това е само началото и тази система ще позволи да се тества ОТО с все по-голяма прецизност.

---

• 2716
• 0
• Jun 28, 2013

---

Коментар