Zamislite da ste astronom sa zanimljivim idejama o tajnim zakonima kosmosa. Kao i svaki dobar znanstvenik, i vi planirate eksperiment kako biste testirali svoju hipotezu. A onda odjednom loša vijest: ne postoji način da se testira, osim možda računalne simulacije. Kozmički su predmeti preveliki i neugodni za rast u Petrijevoj posudi ili sudaranje u obliku subatomskih čestica.
Srećom, rijetka su mjesta u prostoru gdje priroda provodi vlastite eksperimente - poput PSR J0337 + 1715. Ovaj trostruki sustav prvi je put primijećen 2012. godine, a 2014. znanstvenici su službeno objavili njegovo otkriće. Nalazi se na 4200 svjetlosnih godina u zviježđu Bik.
Tri mrtve zvjezdane jezgre vrte se u plesu koji bi mogao potvrditi - ili dovesti do revizije - Einsteinove ideje o prostornom vremenu. Ulozi su visoki. U 1970-ima, sustav dviju mrtvih zvijezda pružio je snažne, iako posredne dokaze koji podupiru Einsteinovu teoriju opće relativnosti i da gravitacijski valovi koje je LIGO na kraju utvrdio postoje. Za ovo djelo znanstvenici su dobili Nobelovu nagradu.
Da bismo razumjeli PSR J0337 + 1715 kao dio eksperimenta, Joshua Sokol s New Scientist predlaže da ga predstave kao fizičku lokaciju. Na približno istoj udaljenosti od središta sustava, na kojem se Zemlja vrti oko Sunca, leži hladni bijeli patuljak, ostaci očvrsnute jezgre zvijezde poput naše. Malo dalje nalazi se još jedan topliji bijeli patuljak. Na nebu bi trebao "vrištati", kaže Scott Ransome iz Nacionalnog opservatorija za radio astronomiju u Virginiji, koji nadgleda promatranje sustava.
Svakih 1,6 dana ovaj unutarnji bijeli patuljak orbitira s društvom koji je nevidljiv golim okom. No, u rendgenskom ili gama-zračenju, dva bijela patuljaka relativno su blijeda u odnosu na pratioca, sferični objekt dugačak 24 kilometra koji je jedan i pol veći od mase Sunca.
To je pulsar, ostatak mnogo veće zvijezde. Okreće se jednom svakih 2,73 milisekundi poput kozmičkog demona prašine. Svaka rotacija oslobađa snop radio valova u nebo koji svakom rotacijom stiže do Zemlje - njene ultra precizne signale koristimo kao kozmički sat. A budući da ta tijela imaju intenzivna, zapetljana gravitacijska polja, a mi imamo satove vezane uz njih, bilo bi izuzetno prikladno testirati Einsteina.
Ransomov tim prati otkucavanje pulsara, mjeri kako se mijenjaju orbite triju tijela i uspoređuje rezultate s predviđanjima Einsteinove teorije. Posebno se ozbiljno usredotočuju na jednu ideju.
Pomislite na apokrifnu priču o Galileu na oslanjajućem tornju u Pisi, koji je bacao predmete na zemlju kako bi pokazao da različitim masama treba isto toliko vremena da putuju istom daljinom. Astronaut David Scott izveo je isti eksperiment na Mjesecu perom i čekićem.
Promotivni video:
Princip takozvane jake ekvivalencije u općoj relativnosti nastavlja ovu ideju. On tvrdi da čak i objekti s vlastitim gravitacijskim poljima trebaju reagirati na gravitaciju na isti način kao i ostali.
Kao i kod perja i čekića, unutarnji bijeli patuljak i mnogo teži pulsar trebali bi se ponašati isto pod gravitacijskim potezom vanjskog bijelog patuljka. Ako nije, orbita unutarnjeg para postat će izduženija nego što se očekivalo - i načelo ekvivalencije bit će narušeno, a opća relativnost je pogrešna.
A onda će doći do šoka i strahopoštovanja. Ali takav se šok prije ili kasnije može očekivati, jer je opća relativnost ozloglašena po tome što ne želi biti prijatelj s drugim teorijama prirode.
"Bilo koja teorija gravitacije osim opće relativnosti u osnovi predviđa da će snažni princip ekvivalencije propasti na nekom nivou", kaže Ransome.
Na rujanskoj Pulsar konferenciji u Velikoj Britaniji, Ransomov se tim nada da će objaviti nove rezultate, počevši od rada Ane Archibald, koja će testirati princip ekvivalencije 50 do 100 puta bolji nego ikad prije. To još nisu učinili, kaže Ransom, jer postoje neki obrasci podataka za koje se čini da krše princip ekvivalencije koje je potrebno pomnije istražiti.
"Očito će ovo biti moćno, pa želimo biti sigurni da ispravno razumijemo podatke", kaže Ransom. Trenutno su na računalima još uvijek analize.
Kolike su šanse da će se ljudi, kad izađu na posao, uzbuditi?
„Većina ljudi vjeruje da snažni princip ekvivalencije ne može propasti na ovoj razini. To je jedan od razloga zašto stalno udaramo glavom o zid."
Možda je PSR J0337 + 1715 savršen svemirski eksperiment: eksperiment u kojem će se općenita relativnost definitivno razbiti, ne na papiru, ali sigurno. Ili ćemo pričekati još malo.
Ilya Khel