Пульсары подтвердили правильность предсказаний Эйнштейна

Группа астрономов подтвердила правильность одного из предсказаний общей теории относительности Эйнштейна с помощью наблюдений системы из двух пульсаров. Результаты ученых опубликованы в журнале Science.

Астрономы в течение четырех лет наблюдали двойную систему пульсаров, получившую название J0737-3039. Пульсары - это нейтронные звезды, образующиеся при взрыве сверхновых. Быстро вращаясь вокруг своей оси, пульсар испускает периодические импульсы электромагнитного излучения в основном в радиодиапазоне. В системе J0737-3039 один из пульсаров - пульсар В - каждые 2,5 часа проходит перед вторым пульсаром - пульсаром А, - закрывая его от наблюдателя.

Измеряя параметры исходящих сигналов во время этих периодических затмений, ученые, используя разработанную ими модель, смогли предсказать форму магнитного поля пульсара В. Эта информация, в свою очередь, позволила вычислить ориентацию оси, вокруг которой вращаются нейтронные звезды системы J0737-3039. Обобщив данные, полученные за четыре года наблюдений, астрономы определили, что за год ось поворачивается на угол, чуть меньший пяти градусов. Таким образом, за 75 лет ось совершает полный оборот. Как изменяются параметры системы в результате смещения оси, можно посмотреть здесь.

Наблюдаемый эффект, известный как прецессия спина, был предсказан Эйнштейном около 90 лет назад. Согласно положениям теории относительности, два массивных тела, обращающихся рядом, будут вызывать искривление пространства, достаточное для смещения оси, вокруг которой они вращаются. Как следствие такого смещения, сами тела начнут колебаться. Именно эти колебания измеряли астрономы во время затмений пульсара А.

Вычисленное на основании наблюдений значение поворота оси составляет 4,77 плюс-минус 0,66 градуса в год. Значение, вычисленное исходя из положений теории относительности, равно 5,07 градуса в год. Расхождение между теоретически предсказанными и полученными экспериментально значениями составляет около 13 процентов. Один из авторов работы, Рене Бретон (Rene Breton) из Университета Макгилла в Монреале, заявил, что по мере накопления данных точность значения поворота оси будет увеличиваться. Возможно, это приведет к усилению расхождения между теорией и практикой.

На данный момент система пульсаров J0737-3039 является единственной системой, которая позволяет наблюдать прецессию спина. Для того чтобы проводить необходимые измерения сигналов во время затмений, необходимо, чтобы излучение закрываемой нейтронной звезды попадало непосредственно на наблюдателя на Земле, а вторая звезда полностью закрывала ее. Астрономы смогут использовать систему J0737-3039 для проверки теории относительности еще в течение 85 миллионов лет. После этого звезды, медленно теряющие энергию во время вращения и постепенно сближающиеся, столкнутся.

Найдена "потерянная" энергия солнечного ветра

Ученые из университета Беркли, Калифорния, закончили исследование отдаленных областей гелиосферы – района космоса, в котором присутствуют потоки заряженных частиц, испускаемых Солнцем. В 2007 году было обнаружена, что энергия таких потоков (называемых солнечным ветром) в отдаленных районах гелиосферы (heliosheath) на 70 процентов ниже расчетной. В результате исследования астрономам удалось найти недостающую энергию. Работа ученых опубликована в журнале Nature

Космическая программа "Стерео" ("STEREO") изначально была направлена на изучение Солнца. В рамках этой программы на орбиту были выведены два спутника с научным оборудованием. На каждом был установлен супратермальный электронный детектор, предназначенный для обнаружения электронов. Как выяснилось, такие детекторы могут улавливать так называемые нейтральные энергетические атомы. Они образуются при попадании плазмы в разряженную среду. Ионы плазмы начинают сталкиваться с атомами среды, порождая поток быстрых атомов, называемых нейтральные энергетические атомы.

Такие атомы движутся со скоростью ионов, сохраняя информацию о породившей их плазме. Кроме того, они не подвержены воздействию магнитных полей, поскольку не обладают электрическим зарядом. Изучая потоки таких атомов, идущие из дальних районов гелиосферы, ученым удалось получить карту распределения ионов плазмы.

Средняя скорость солнечного ветра рядом с Солнцем составляет 450 километров в секунду. Область гелиосферы, где скорость частиц становится дозвуковой, называется границей ударной волны. За этой границей лежит наименее изученная область гелиосферы. Именно там ионы солнечного ветра взаимодействуют с частицами межзвездного газа и порождают нейтральные энергетические атомы, которые регистрировала аппаратура на борту спутников "Стерео".

Граница ударной волны была обследована аппаратами "Вояджер 1" и "Вояджер 2". Они установили, что энергия космического ветра после пересечения границы составляет менее трети от энергии солнечного ветра до пересечения. Новые данные, полученные "Стерео", показывают, что недостающая энергия содержится в облаках ионов, заполняющих гелиосферу.