Predstavljajte si, da ste astronom z zanimivimi idejami o skrivnih zakonih kozmosa. Kot vsak dober znanstvenik tudi vi načrtujete eksperiment, da preizkusite svojo hipotezo. In potem nenadoma slaba novica: tega ni mogoče preizkusiti, razen morda računalniške simulacije. Kozmični predmeti so preveliki in neprijetno, da bi rasli v Petrijevi posodi ali trčili kot subatomske delce.
Na srečo so v vesolju redki kraji, kjer narava izvaja lastne poskuse - na primer PSR J0337 + 1715. Ta trojni sistem so prvič opazili leta 2012, leta 2014 pa so znanstveniki uradno napovedali njegovo odkritje. Nahaja se 4200 svetlobnih let v ozvezdju Bik.
Tri mrtva zvezdna jedra se vrtijo v plesu, ki bi lahko potrdil - ali privedel do revizije - Einsteinove ideje o vesolju. Vložki so visoki. V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je sistem dveh mrtvih zvezd zagotavljal močne, čeprav naključne dokaze, ki podpirajo Einsteinovo teorijo splošne relativnosti in da gravitacijski valovi, ki jih je na koncu ugotovil LIGO, obstajajo. Za to delo so znanstveniki prejeli Nobelovo nagrado.
Če želite razumeti PSR J0337 + 1715 kot del eksperimenta, Joshua Sokol z New Scientist predlaga, da bi ga predstavljali kot fizično lokacijo. Na približno isti razdalji od središča sistema, na katerem se Zemlja vrti okoli Sonca, leži hladen beli škrat, ostanki strjenega jedra zvezde, kot je naša. Malo naprej je še en bolj vroč bel pritlikavec. Na nebu bi moral "močno kričati", pravi Scott Ransome iz Nacionalnega observatorija za radio astronomijo v Virginiji, ki nadzira opažanja sistema.
Vsak 1,6 dni ta notranji beli škrat orbitira za spremljevalca, ki je s prostim očesom neviden. Toda pri vidnem rentgenskem ali gama žarku sta oba bela pritlikavca v primerjavi s svojim spremljevalcem, sferičnim 24 kilometrom dolgim objektom, ki je ena in pol večja od mase Sonca, razmeroma slabost.
To je pulsar, ostanek veliko večje zvezde. Vrti se vsakih 2,73 milisekunde, kot kozmični demon prahu. Vsako vrtenje sprosti snop radijskih valov v nebo, ki z vsakim vrtenjem doseže Zemljo - njene ultra natančne signale uporabljamo kot kozmično uro. In ker imajo ta telesa intenzivna, zapletena gravitacijska polja in na njih imamo ure, ki so vezane, bi bilo izjemno primerno preizkusiti Einsteina.
Ransomova ekipa spremlja tikkanje pulsarja, meri, kako se orbite treh teles spreminjajo, rezultate pa primerja s predvidevanji Einsteinove teorije. Posebno resno se osredotočajo na eno idejo.
Spomnite se apokrifne zgodbe Galileja na Pizijskem stolpu, ki je na tla vrgel predmete, da bi pokazal, da si različne mase vzamejo toliko časa, da preletijo isto razdaljo. Astronavt David Scott je enak poskus na Luni naredil s perjem in kladivom.
Promocijski video:
Načelo tako imenovane močne enakovrednosti v splošni relativnosti nadaljuje to idejo. Trdi, da bi morali tudi predmeti z lastnimi gravitacijskimi polji na gravitacijo reagirati enako kot drugi.
Tako kot pri perju in kladivu se mora tudi notranji beli pritlikavec in veliko težji pulsar obnašati enako pod gravitacijskim potegom zunanjega belega pritlikavca. Če ne, bo orbita notranjega para postala bolj podolgovata, kot je bilo pričakovano - in načelo enakovrednosti bo kršeno, splošna relativnost pa je napačna.
In potem bo prišlo do šoka in strahu. Toda takšen šok bi prej ali slej lahko pričakovali, saj je splošna relativnost razvpita, da ne želi biti prijatelja z drugimi naravoslovnimi teorijami.
"Vsaka teorija gravitacije razen splošne relativnosti v bistvu napoveduje, da močan princip enakovrednosti na neki ravni ne bo uspešen," pravi Ransome.
Na septembrski konferenci Pulsar v Veliki Britaniji Ransomova ekipa upa, da bo objavila nove rezultate, začenši z delom Ane Archibald, ki bo načelo enakovrednosti preizkusila 50 do 100-krat boljše kot kdajkoli prej. Ransom še ni storil tega, saj obstaja nekaj vzorcev podatkov, za katere se zdi, da kršijo načelo enakovrednosti, ki jih je treba podrobneje raziskati.
"Očitno bo to zmogljivo, zato želimo zagotoviti, da podatke pravilno razumemo," pravi Ransom. Trenutno računalniki še vedno opravljajo analize.
Kakšne so možnosti, da se bodo ljudje, ko bo delo izšlo, navdušili?
"Večina ljudi verjame, da močan princip enakovrednosti na tej ravni ne more spodleteti. To je eden od razlogov, da nenehno udarimo z glavo ob zid."
Morda je PSR J0337 + 1715 popoln vesoljski eksperiment: poskus, v katerem se bo splošna relativnost zagotovo zlomila, ne na papirju, ampak zagotovo. Ali pa bomo še malo počakali.
Ilya Khel