Igaz maradt az általános relativitáselmélet

Átment eddigi legszigorúbb asztrofizikai vizsgáján Albert Einstein általános relativitáselmélete: csillagászok vizsgálata alapján egy neutroncsillag és egy fehér törpe olyan pályán kering egymás körül, amelyen a gravitáció természetét vázoló teóriának megfelelő ütemben közelednek egymáshoz.

A John Antoniadis, a németországi Max Planck Rádiócsillagászati Intézet kutatója vezette nemzetközi csillagászcsoport több nagyteljesítményű teleszkóp segítségével fedezte fel az égi párost. A szoros rendszert alkotó kettős egyik tagja egy rendkívül sűrű, 2,01 naptömegű pulzár: gyorsan forgó neutroncsillag, amely rendszeres időközönként, másodpercenként 25-ször rádióhullámokat bocsát ki. A másik pedig egy öregedő fehér törpe, fejlődésének utolsó szakaszában lévő, kisméretű, halvány fényű csillag, amelynek a tömege nem haladja meg a Nap tömegének 1,4-szeresét.

A Nature tudományos magazin honlapján megjelent ismertetés szerint a tudósoknak sikerült pontosan megállapítaniuk a két égitest tömegét, ami alapfeltétele volt annak, hogy igazolják a relativitáselmélet működését. Most először sikerült megmérni hasonló roppant sűrűségű pulzár tömegét.

Az általános relativitáselmélet szerint mivel az egymás körül keringő csillagok gravitációs hullámokat sugároznak magukból, energiát veszítenek, ennek köveztében pedig pályájuk - mint valami spirális gyűrű - egyre szorosabbá válik, és egymás körüli mozgásuk is felgyorsul.

A gravitációs hullám a téridő görbületének hullámszerűen terjedő megváltozása, amelyet a német tudós elmélete felvázol. Nemcsak a klasszikus értelemben megfogalmazott tömegvonzás mellékterméke, hanem minden gyorsuló tömeg kelti. A gravitációs hullámokat előidéző rendszerek fontos példái a kettőscsillagok. A hullámhatás azonban olyan kicsi, hogy olyan objektumok esetében, amelyek sűrűsége nem rendkívüli és nem szoros rendszerben keringenek egymás körül, gyakorlatilag észlelhetetlen következményekkel jár.

A kiszemelt csillagpáros ideális vizsgálati anyagnak számított egyrészt tömegük, másrészt a köztük lévő kis távolság miatt, amely alig kétszerese a Föld és a Hold közötti távolságnak. A csillagászok két éven át követték nyomon a pulzárt és a fehér törpét, rögzítve a neutroncsillag által kibocsátott rádióhullámokat a világon található három legnagyobb tányérantennával.
Az Einstein-teória kiállta a próbát. A relativitáselmélet alaptételéből következően a kettőscsillag 2,46 órás keringési periódusának évente 8,6 milliomod másodperccel kell rövidülnie. A kutatók által mért időcsökkenés gyakorlatilag egybevágott - jóval hibahatáron belüli volt - az Einstein-féle teória elméleti jóslatával.

A fizikustársadalom felfogása szerint az általános relativitáselméletnek bizonyos ponton csődöt kell mondania, mert nem foglalja magában a tömeggel nem, de energiával rendelkező graviton részecskét kimutató kvantummechanikát. A modern fizika régóta megoldatlan kihívása, hogy egyesítse az általános relativitáselméletet és a kvantummechanikát, vagyis kidolgozza a nagy egyesített elméletet - a kvantumgravitáció elméletét -, amely a legkisebb idő- és távolságskálán is alkalmazható.

„Vizsgálataink eredménye azonban azt jelzi, hogy még keményebben kell dolgoznunk, hogy az összeférhetetlenséget a gyakorlatban is nyakon csípjük" – közölte Ryan Lynch, a montreali McGill Egyetem csillagásza, aki tagja volt a nemzetközi tudóscsapatnak. A csillagpáros megfigyeléséről készült tanulmány a Science című folyóiratban jelent meg részletesen.