Теорию относительности проверят с помощью пульсара и пары карликов

Гравитационная (слева) и инертная масса (справа) эквивалентны в Общей теории относительности.
Изображение: New Scientist

Международная группа астрофизиков обнаружили тройную систему, состоящую из нейтронной звезды-пульсара и двух белых карликов. По словам ученых, необычное строение системы позволяет с высокой точностью проверить так называемый сильный принцип эквивалентности Общей теории относительности Эйнштейна. Исследование опубликовано в журнале Nature, кратко о нем можно прочитать на сайте Национальной радиоастрономической обсерватории США.

Тройная система расположена в 4200 световых годах от Земли. Центральная нейтронная звезда является пульсаром — она вращается вокруг своей оси с частотой 366 оборотов в секунду, испуская периодическое излучение. Помимо нейтронной звезды, в систему входят два белых карлика: один, внутренний, вращается вокруг звезды-пульсара, а второй, внешний, обращается вокруг их внутренней пары. При этом орбиты всех трех тел очень компактны: они меньше, чем радиус орбиты Земли в Солнечной системе.

По словам авторов, наиболее интересным свойством системы является возможность с беспрецедентной точностью проверить эквивалентность инерциальной и гравитационной массы, на которую опирается Общая теория относительности. Дело в том, что отношение энергии гравитационного связывания (грубо говоря, энергии, хранящейся в виде гравитации) к «обычной» массе значительно больше в нейтронной звезде, чем в белом карлике. Эта энергия, в свою очередь, обладает гравитационной массой. Общая теория относительности предсказывает, что природа массы не важна, поэтому внешний белый карлик будет одинаково взаимодействовать и со внутренним белым карликом, и с нейтронной звездой. Альтернативные теории допускают разницу во взаимодействии, которая может быть обнаружена при дальнейших наблюдениях за излучением пульсара.

Установить строение системы, рассчитать положения и массы тел с «одной из лучших в астрономии точностью» авторам удалось при помощи наблюдения за периодическим сигналом пульсара. Частота сигнала пульсаров обычно очень стабильна, поэтому любые сдвиги в этой частоте несут информацию о движении окружающих тел, в данном случае — двух белых карликов.