ดาวรุ่งสามคนที่ตายแล้วเป็นส่วนสำคัญของทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์

Oxon Hill, MD- การสังเกตของดาวฤกษ์ที่ตายแล้วทั้งสามคนได้ยืนยันว่ารากฐานของทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ถือได้แม้กระทั่งสำหรับวัตถุพิเศษที่มีสนามแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่ง

การเต้นรำวงโคจรที่ซับซ้อนของดาวทั้งสามในอดีตสอดคล้องกับกฎที่เรียกว่าหลักการเท่าเทียมกันที่แข็งแกร่งนักวิจัยรายงานเมื่อวันที่ 10 มกราคมในการประชุมของสมาคมดาราศาสตร์อเมริกัน ข้อตกลงดังกล่าว จำกัด ทฤษฎีที่ทำนายทฤษฎีของ Einstein สัมพัทธภาพทั่วไปควรล้มเหลวในระดับหนึ่ง

ตามสัมพัทธภาพทั่วไปองค์ประกอบของวัตถุไม่มีผลกระทบต่อแรงโน้มถ่วงที่ดึงมาได้อย่างไร: แรงโน้มถ่วงของโลกเร่งทรงกลมของเหล็กในอัตราเดียวกับทรงกลมของตะกั่ว นั่นคือสิ่งที่เรียกว่าหลักการความเท่าเทียมกันที่อ่อนแอ อันการทดลองได้ยืนยันหลักการดังกล่าว- เริ่มต้นด้วยการทดสอบของกาลิเลโอโดยอ้างว่าบอลหล่นจากหอเอนเอียงของปิซา (SN: 1/20/18, p. 9-

แต่หลักการเทียบเท่าที่แข็งแกร่งนั้นเข้มงวดและยากต่อการทดสอบมากกว่ารุ่นที่อ่อนแอ ตามหลักการเทียบเท่าที่แข็งแกร่งไม่เพียง แต่วัสดุที่แตกต่างกันจะตกอยู่ในอัตราเดียวกัน แต่พลังงานที่ถูกผูกไว้ในสนามแรงโน้มถ่วง นั่นหมายความว่าวัตถุขนาดใหญ่ที่มีความหนาแน่นสูงอย่างไม่น่าเชื่อที่มีสนามแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งตามลำดับควรจะตกด้วยการเร่งความเร็วเช่นเดียวกับวัตถุอื่น ๆ

“ เรากำลังถามว่า 'แรงโน้มถ่วงลดลงอย่างไร'” แอนอาร์ชิบัลด์นักดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยอัมสเตอร์ดัมกล่าวซึ่งนำเสนอผลเบื้องต้นในที่ประชุม “ นั่นฟังดูแปลก แต่ไอน์สไตน์บอกว่าพลังงานและมวลเหมือนกัน” นั่นหมายความว่าพลังงานที่ถูกผูกไว้ในสนามแรงโน้มถ่วงสามารถลดลงได้อย่างที่มวลสามารถทำได้ หากมีการละเมิดหลักการที่เทียบเท่ากันอย่างรุนแรงวัตถุที่มีสนามแรงโน้มถ่วงที่เข้มข้นจะลดลงด้วยการเร่งความเร็วที่แตกต่างจากสนามที่อ่อนแอกว่า

ในการทดสอบทฤษฎีนี้นักวิทยาศาสตร์วัดระยะเวลาของสัญญาณจากพัลซาร์ - ดาวฤกษ์ที่ยุบตัวเป็นพิเศษซึ่งปล่อยลำแสงของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่กวาดผ่านโลกในช่วงเวลาปกติ พัลซาร์ในคำถาม PSR J0337+1715ไม่ใช่แค่พัลซาร์ใด ๆ: มีสหายสองคน (SN: 2/22/14, p.8- วงโคจรของพัลซาร์ที่มีดาวที่ถูกไฟไหม้เรียกว่าคนแคระขาว คู่นั้นมาพร้อมกับคนแคระขาวอีกคนหนึ่งอยู่ไกลออกไป

หากหลักการความเท่าเทียมกันอย่างแรงถือพัลซาร์และคนแคระสีขาวที่จับคู่กันควรตกอยู่ในอัตราเดียวกันในสนามแรงโน้มถ่วงของดาวแคระขาวคนที่สอง แต่ถ้าพัลซาร์ซึ่งมีสนามแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงก็จะตกลงไปที่แคระสีขาวด้านนอกสุดกว่าสหายที่อยู่ใกล้เคียงวงโคจรของพัลซาร์จะถูกดึงไปทางแคระสีขาวด้านนอกสุด

นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้เวลาของสัญญาณของพัลซาร์เพื่ออนุมานวงโคจรของมัน ยกตัวอย่างเช่นพัลซาร์ย้ายออกจากโลกเช่นพัลส์ของมันจะตกเล็กน้อยหลังจังหวะปกติของมัน ดังนั้นหากวงโคจรของ J0337+1715 หมุนสัญญาณที่ได้รับบนโลกจะได้รับการเปลี่ยนแปลงตามปกติในช่วงเวลาของพวกเขา อาร์ชิบัลด์และเพื่อนร่วมงานไม่เห็นการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว นั่นหมายความว่าพัลซาร์และคนแคระขาวต้องมีการเร่งความเร็วที่ตรงกันถึงภายใน 0.16 พันเปอร์เซ็นต์

นักฟิสิกส์หลายคนคาดหวังว่าหลักการเทียบเท่าที่แข็งแกร่งจะถูกละเมิดในบางระดับ สัมพัทธภาพทั่วไปไม่ได้เข้ากันได้ดีกับกลไกควอนตัมทฤษฎีที่ครองในระดับที่เล็กมาก การปรับเปลี่ยนทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่พยายามรวมทฤษฎีเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะส่งผลให้เกิดการละเมิดหลักการที่เทียบเท่ากันอย่างรุนแรง Clifford นักฟิสิกส์จะกล่าวว่า Will of the University of Florida ใน Gainesville ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัย

หลักการเทียบเท่าที่แข็งแกร่งอาจยังคงล้มเหลวในระดับที่เล็กเกินไปสำหรับการทดสอบนี้ที่จะจับ ดังนั้นประตูจึงยังคงเปิดอยู่สำหรับการปรับเปลี่ยนสัมพัทธภาพทั่วไป แต่การวัดใหม่ จำกัด ทฤษฎีดังกล่าวมากมายดีกว่าการทดสอบก่อนหน้านี้ ผลที่ได้คือ“ มหาศาลจริงๆ” วิลกล่าว มันคือ“ การปรับปรุงที่ยอดเยี่ยมในทฤษฎีระดับนี้…ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมระบบสามนี้จึงสวยงามมาก”