愛因斯坦廣義相對論通過了16年的嚴格測試
一個國際團隊利用來自世界各地的望遠鏡–其中包括澳大利亞聯邦科學與工業研究組織的帕克斯射電望遠鏡Muarryang–完成了對愛因斯坦廣義相對論迄今為止最具挑戰性的測試。 由德國波恩馬克斯-普朗克射電天文研究所的Michael Kramer教授領導的團隊表明,愛因斯坦在1915年發表的理論仍然成立。
澳大利亞國家科學機構CSIRO的研究員、研究小組成員Dick Manchester博士解釋了這一結果如何讓我們對我們的宇宙有了更精確的瞭解。 “廣義相對論描述了宇宙中大尺度的引力是如何工作的,但它在量子力學佔主導地位的原子尺度上卻發生了崩潰。 我們需要找到在中間尺度上測試愛因斯坦理論的方法,以看看它是否仍然成立。 幸運的是,2003年利用帕克斯望遠鏡發現了合適的宇宙實驗室,被稱為『雙脈衝星』。 ”
Manchester指出,他們在過去16年中對雙脈衝星的觀察證明跟愛因斯坦的廣義相對論驚人地一致–準確地說,在99.99%之內。
雙脈衝星系統由兩顆脈衝星組成,它們是快速旋轉的緊湊型恆星,像宇宙燈塔一樣發出無線電波併產生非常強大的引力場。
一顆恆星每秒鐘旋轉44次,而第二顆的旋轉週期為2.8秒。 這些恆星每2.5小時完成一個軌道。
根據廣義相對論,雙脈衝星系統中的極端加速度使時空結構緊張併發出漣漪,這使得系統減速。 據預測,這兩顆脈衝星將在8500萬年後發生碰撞。
由於這種能量損失的時間尺度如此之長,其影響很難被發現。 幸運的是,來自旋轉的脈衝星的鐘聲是追蹤微小擾動的完美工具。
來自斯威本大學和ARC引力波卓越中心的Adam DELLer副教授是研究小組的另一名成員,他解釋稱,來自脈衝星”時鐘”的滴答聲需要約2400年才能到達地球。
“我們類比了16年中200多億個這些時鐘刻度的精確到達時間。 這仍然不足以告訴我們這些恆星有多遠,而我們需要知道這一點來檢驗廣義相對論,”Deller博士指出。
通過加入來自超長基線陣列的數據,研究小組能夠發現每年恆星位置的微小晃動,而這揭示了它們跟地球的距離。
“我們將在未來帶著新的射電望遠鏡和新的數據分析回來,並希望能夠發現廣義相對論中的一個弱點,這將使我們得到一個更好的引力理論,”Deller博士說道。
這項研究今天發表在《Physical Review X》上。