Thuyết tương đối rộng của Einstein đã được xác nhận một lần nữa, lần này trong sự chao đảo của một xung động cách Trái đất 25.000 năm ánh sáng. Trong khoảng thời gian 14 năm, các nhà thiên văn học đã quan sát ngôi sao neutron quay PSR J1906 + 0746.
Bàn thắng của họ? Để nghiên cứu sự chao đảo, hoặc suy đoán, của hai pulsar khi chúng quay quanh nhau, một hiện tượng hiếm gặp được dự đoán bởi thuyết tương đối rộng.
Các nhà thiên văn học, dẫn đầu bởi Gregory Desvignes từ Viện thiên văn vô tuyến Max Planck ở Bon, Đức, đã công bố kết quả của họ trong số ra ngày 6 tháng 9 của tạp chí Science. Phát hiện của họ có thể giúp ước tính số lượng các sao được gọi là xung nhị phân trong thiên hà của chúng ta và tốc độ sáp nhập sao neutron, có thể tạo ra sóng hấp dẫn (cũng được dự đoán bởi thuyết tương đối) có thể quan sát được trên Trái đất.
Pulsar là những ngôi sao neutron quay nhanh, chiếu tia của các hạt tích điện từ các cực từ của chúng. Từ trường cực mạnh làm tăng tốc các hạt tới gần tốc độ ánh sáng, tạo ra các chùm sóng vô tuyến chiếu vào không gian như các ngọn hải đăng vũ trụ. Với độ chính xác giống như đồng hồ, các xung quay lên tới hàng nghìn lần mỗi giây, tạo ra một xung có thể dự đoán được khi các chùm tia quét qua Trái đất. Các lõi nhỏ gọn của các ngôi sao chết nhồi nhét khối lượng lớn hơn mặt trời của chúng ta vào không gian của một thành phố và là những vật thể nhỏ gọn nhất trong vũ trụ - đối tượng thử nghiệm lý tưởng cho lý thuyết tương đối rộng.
"Pulsars có thể cung cấp các bài kiểm tra về trọng lực không thể được thực hiện bằng bất kỳ cách nào khác", đồng tác giả nghiên cứu Ingrid Stairs, từ Đại học British Columbia ở Vancouver, cho biết trong một tuyên bố. "Đây là một ví dụ đẹp hơn của một bài kiểm tra như vậy."
Thuyết tương đối rộng, mà Albert Einstein đã xây dựng lần đầu tiên vào năm 1915, mô tả cách vật chất và năng lượng làm cong sợi vải của không-thời gian để tạo ra lực hấp dẫn. Các vật thể dày đặc, chẳng hạn như pulsar, có thể bẻ cong đáng kể thời gian không gian. Nếu hai pulsar thấy chúng quay quanh nhau, thì thuyết tương đối rộng dự đoán chúng có thể tạo ra một sự chao đảo nhẹ khi chúng quay, giống như một đỉnh quay chậm. Hậu quả của trọng lực này được gọi là suy đoán spin tương đối tính.
Khi các nhà thiên văn học phát hiện ra PSR J1906 + 0746 vào năm 2004, nó trông giống như gần như mọi pulsar khác, với hai chùm tia phân cực xác định, có thể nhìn thấy mỗi vòng quay. Nhưng, khi ngôi sao neutron được quan sát lần thứ hai năm sau, chỉ có một chùm tia xuất hiện. Lướt qua các quan sát từ năm 2004 đến 2018, nhóm của Desevignes xác định sự biến mất của chùm tia được gây ra bởi sự suy đoán của pulsar.
Sử dụng 14 năm dữ liệu, họ đã phát triển một mô hình kéo dài 50 năm và dự đoán chính xác sự biến mất và xuất hiện lại của cả hai chùm tia từ trước. Khi họ so sánh mô hình với quan sát, tỷ lệ suy đoán phù hợp, với độ không chắc chắn chỉ 5%. Dữ liệu hoàn toàn phù hợp với lý thuyết của Einstein.
"Thí nghiệm đã khiến chúng tôi mất nhiều thời gian để hoàn thành", Michael Kramer, giám đốc bộ phận Vật lý cơ bản của Viện Max Planck thuộc khoa nghiên cứu Thiên văn vô tuyến, cho biết trong một tuyên bố. "Kiên nhẫn và siêng năng đã thực sự được đền đáp."
