Kujutage ette, et olete astronoom, kellel on huvitavaid ideid kosmose salajaste seaduste kohta. Nagu iga hea teadlane, plaanite ka oma hüpoteesi kontrollimiseks eksperimenti. Ja siis äkki halvad uudised: selle testimiseks pole muud võimalust, kui ainult arvutisimulatsioon. Kosmilised objektid on liiga suured ja ebamugavad Petri tassis kasvamiseks või subatomiliste osakestena põrkamiseks.
Õnneks on kosmoses haruldasi kohti, kus loodus viib läbi oma katseid - näiteks PSR J0337 + 1715. Seda kolmekordset süsteemi täheldati esmakordselt 2012. aastal ja 2014. aastal teatasid teadlased selle avastamisest ametlikult. See asub 4200 valgusaasta kaugusel Sõnni tähtkujust.
Kolm surnud tähesüdamikku keerlevad tantsus, mis võiks kinnitada - või viia revideerimiseni - Einsteini ideed kosmoseaja kohta. Panused on kõrged. 1970ndatel esitas kahe surnud tähe süsteem tugevaid, ehkki kaudseid tõendeid, mis toetasid Einsteini üldrelatiivsusteooriat ja et gravitatsioonilained, mille LIGO lõpuks leidsid, olid olemas. Selle töö eest said teadlased Nobeli preemia.
PSR J0337 + 1715 mõistmiseks eksperimendi osana soovitab Joshua Sokol koos New Scientistiga esindada seda füüsilises asukohas. Ligikaudu samal kaugusel süsteemi keskpunktist, kus Maa pöörleb ümber Päikese, asub külm valge kääbus, meie tähe tahkunud tuuma jäänused. Pisut kaugemal on veel üks kuumem valge kääbus. See peaks taevas "eredalt karjuma", ütles süsteemi valvava Virginia riikliku raadioastronoomia vaatluskeskuse Scott Ransome.
Iga 1,6 päeva järel tiirleb see sisemine valge kääbus kaaslasega, kes on palja silmaga nähtamatu. Kuid röntgen- või gammakiirguses on kaks valget pöialpoissi võrreldes oma kaaslasega, sfäärilise 24-kilomeetrise objektiga, mille mass on poolteist korda suurem kui Päikese mass, suhteliselt hämarad.
See on pulsar, palju suurema tähe jäänuk. See pöörleb üks kord iga 2,73 millisekundi järel nagu kosmiline tolmu deemon. Iga pööre laseb taevasse raadiolainete kiire, mis jõuab iga pöördega Maale - me kasutame selle ülitäpseid signaale kosmilise kellana. Ja kuna nendel kehadel on intensiivsed, sassis gravitatsiooniväljad ja meil on nendega seotud kellad, oleks Einsteini testimine äärmiselt mugav.
Ransomi meeskond jälgib pulsaari tiksumist, mõõdab, kuidas kolme keha orbiidid muutuvad, ja võrdleb tulemusi Einsteini teooria ennustustega. Nad keskenduvad ühele ideele eriti tõsiselt.
Mõelge apokrüüfilisele Galileo jutule Pisa kaldtornil, kes viskas maapinnale esemeid, et näidata, et erinevatel massidel kulub sama vahemaa läbimiseks sama palju aega. Astronaut David Scott tegi sama eksperimendi Kuul sulgede ja haamriga.
Reklaamvideo:
Üldrelatiivsusteooria nn tugeva ekvivalentsuse põhimõte jätkab seda mõtet. Ta väidab, et isegi oma gravitatsiooniväljadega objektid peaksid reageerima gravitatsioonile samamoodi nagu teised.
Nagu sulgede ja haamri puhul, peaksid sisemine valge kääbus ja palju raskem pulsar käituma samamoodi välise valge kääbuse gravitatsioonitõmbe all. Kui ei, siis sisemise paari orbiit pikeneb oodatust pikemalt - samaväärsuse põhimõtet rikutakse ja üldrelatiivsus on vale.
Ja siis tuleb šokk ja aukartus. Kuid sellist šokki võis varem või hiljem oodata, kuna üldine relatiivsus on kurikuulus, kui ta ei soovi teiste loodusteooriatega sõbruneda.
"Mis tahes raskusjõuteooria peale üldrelatiivsusteooria ennustab põhimõtteliselt, et tugev samaväärsuse põhimõte mingil tasemel ebaõnnestub," ütleb Ransome.
Suurbritannias septembris toimuval Pulsari konverentsil loodab Ransomi meeskond teatada uutest tulemustest, alustades Anna Archibaldist, kes proovib samaväärsuse põhimõtet 50–100 korda paremini kui kunagi varem. Ransom väidab, et nad pole seda veel teinud, sest mõned andmemustrid rikuvad samaväärsuse põhimõtet, mida tuleb lähemalt uurida.
"Ilmselt on see võimas, nii et tahame veenduda, et mõistame andmeid õigesti," ütleb Ransom. Praegu teevad arvutid veel analüüsi.
Millised on võimalused, et kui töö välja tuleb, lähevad inimesed elevile?
„Enamik inimesi usub, et tugev samaväärsuse põhimõte ei saa sellel tasemel läbi kukkuda. See on üks põhjusi, miks me põrutame pidevalt pead vastu seina."
Võib-olla on PSR J0337 + 1715 ideaalne kosmoseeksperiment: eksperiment, milles üldine relatiivsustegur kindlasti puruneb, mitte paberil, kuid kindlasti. Või ootame natuke kauem.
Ilja Khel
