Neobvyklá hvězda potvrzuje Einsteinovu obecnou teorii relativity

  20:00aktualizováno  20:00
Mezinárodní tým vědců objevil nejhmotnější neutronovou hvězdu, pomocí níž podrobil zkoušce obecnou teorii relativity. V nevídaně extrémních podmínkách a s přesností na miliontiny sekundy.

Ilustrace systému PSR J0348+0432 s naznačenou osou vyzařování pulsaru | foto: Science, Luis Calçada/ESO

Einsteinovu obecnou teorii relativity sice zná každý, ale její obsah už je pro většinu z nás větší oříšek. Přesto to nic nemění na tom, že teorie představuje jeden ze základů moderní fyziky a dokázala dobře vysvětlit, proč se v mnoha ohledech chová vesmír jinak než by předpovídala klasická fyzika označovaná obvykle za "newtonovskou".

Nesoulad je v našem okolí stěží pozorovatelný, přesto vidět je. Vývody slavné teorie potvrdila řada experimentů. Nejstarší přišly už v prvních desetiletích 20. století a fyzikové se pokouší výsledky zpřesňovat i dnes (ne vždy se jim to úplně daří).

Obecná teorie relativity

Vykládá gravitační pole jako geometrický fenomén. Předpokládá, že libovolný objekt s vlastní hmotností zakřivuje časoprostor, ve kterém se nachází, a toto zakřivení se projevuje jako gravitace.

Pro pochopení je lepší chápat gravitaci jako zakřivení časoprostoru než uvažovat, že by gravitace způsobovala, nebo byla způsobována zakřivením časoprostoru.

Teorie od svého formulování v roce 1915 dodnes přežila všechny experimenty, které se ji pokoušely vyvrátit..

Zdroj: Wikipedie

Ani tak ovšem nemůžeme říct, že by vše kolem obecné teorie relativity bylo dokonale známo a už nebylo co zlepšovat. Teorie má své nedostatky. Určitě v mikrosvětě, tedy ve světě jednotlivých částic (není kompatibilní s kvantovou teorií), a možná i v makrosvětě (což je vše, co vidíme pouhým okem). Možná dokonce existují hranice, za kterými přestává platit.

Zatím jsme je však neobjevili, ukazuje v novém čísle časopisu Science mezinárodní tým astronomů a fyziků, vedený Davidem Whelanem z univerzity ve Vancouveru (článek dostupný zde). Tým totiž v údajích dalekohledů objevil ideální extrémní laboratoř, na které se dalo ověřit, kolik obecná teorie relativity "snese". 

Laboratoř ve hvězdách

Neutronové hvězdy jsou vyhořelé zbytky vybuchlých supernov, které se pod vlastní tíhou zhroutily a přeměnily v nepředstavitelně kompaktní kouli. Vědci objevená neutronová hvězda s doprovodem bílého trpaslíka nese označení PSR J0348+0432. Má průměr nejspíše jen něco přes dvacet kilometrů, přitom je však dvakrát těžší než Slunce, což z ní dělá jednu z nejhmotnějších neutronových hvězd, jaké známe (obvyklá míra je kolem 1,4 Slunce). Gravitace na povrchu je zhruba 30miliardkrát větší než na povrchu Země.

Schéma pulsaru. Bílé křivky představuji křivky magnetického pole, zeleně je...

Schéma pulsaru. Bílé křivky představuji křivky magnetického pole, zeleně je vyznačena osa rotace. Modrá barva pak vyznačuje unikající záření, které vždy tryská z povrchu podél magnetických pólů.

Takto malé těleso bychom asi mohli pozorovat těžko, ale naštěstí má velmi silné magnetické pole a velmi rychle se otáčí (někdy i několiksetkrát za sekundu). Hvězda tak funguje jako velmi silný radiomaják, tzv. pulsar. Vlny vycházejí z jeho pólů, a jak se hvězda otáčí, Zemi velmi pravidelně zasahuje proud jejích rádiových vln. Když nám tedy přeje štěstí, protože většina pulzarů "míří" samozřejmě mimo Zemi. Objekt se tedy dá sledovat poměrně jednoduše a přesně lze měřit i dobu jeho rotace.

Co je ještě větší štěstí, pulsar PSR J0348+0432 doprovází takzvaný bílý trpaslík, tedy malá, ale stále jasná hvězda. Tu můžeme vidět optickými dalekohledy, protože obě tělesa leží dost blízko Zemi.

Dohromady tělesa vytváří zajímavou laboratoř. Obíhají se ve vzdálenosti okolo 800 tisíc kilometrů, což odpovídá zhruba dvojnásobku vzdálenosti mezi Zemí a Měsícem. A protože k sobě mají tak blízko, obíhají se rychle, jednou za 2,5 hodiny.

Měl Einstein pětku z fyziky? Ne, šestku!

Podle teorie relativity každý takový systém postupně ztrácí energii, protože vyzařuje gravitační vlny (ty jsme bohužel zatím nikdy nezachytili, i když se o to vědci už snaží). Časem by se tělesa měla k sobě blížit, a doba jejich oběhu tedy zkracovat. Autoři nového článku chtěli odpovědět na to, zda tomu tak bude i za těchto extrémních podmínek. 

Po dvou letech sledování naměřili, že doba oběhu obou hvězd se zkracuje o osm miliontin sekundy za rok (s odchylkou 1,5 miliontiny sekundy). Není to mnoho, ale měření jsou dnes natolik přesná, že o chybu nejde. Podle autorů práce je to poprvé, co se podařilo obecnou teorii relativity prověřit v tak extrémních podmínkách.

A i když tedy práce jen potvrzuje, co fyzikové předpokládali, má svůj smysl. Předpoklady, byť opodstatněné, nejsou důkazy.

Autoři: ,
 

Nejčtenější

Jednosměrná letenka na rudou planetu se odkládá. Mars One krachuje

Ilustrace základny na Marsu, jak si ji představují v organizaci Mars One...

Firma Mars One, která slibovala soukromý let na Mars už v roce 2024, zkrachovala. Plány dostat na Mars lidské obyvatele...

Tančík pro vnuka poručíka Grubera. Němci ho nasadili i proti Tálibánu

Lehké obrněné vozidlo Wiesel s 20mm kanonem

V množině bojových vozidel Bundeswehru nalezneme s trochou štěstí i malé, ale o to více zajímavé tančíky Wiesel. Do...

Poslední Hitlerovy narozeniny nestály za nic. Supertanků se nedočkal

3D model stíhače tanků Jagdpanther, přezbrojeného na kanón ráže 128 mm tak, jak...

Na podzim 1944 se třetí říše hroutí a německé zbrojovky se snaží o nemožné. Hledají recept na zázračné zbraně,...

Kapitán nedosáhl na pedály. Začátek proudové éry přinesl zvláštní nehody

B-707 N7071  Braniff

Nová technika není vždy nutně bezpečnější. Dokládá to vývoj v letectví na přelomu 50. a 60. let. Piloti se s novými...

Lokální předpověď počasí se razantně zpřesní, možná pomáhá i váš telefon

GRAF

Nejpřesnější lokální předpovědi počasí dnes nabízejí aplikace v našich telefonech - i proto, že s nimi samy pomáhají....

Další z rubriky

Červci, sinice, sépie. Proč a čím se barvily a barví potraviny

Barevné je chutné, to je stará pravda.

Zrak je náš nejdůležitější smysl a barvy jsou ta nejdůležitější informace. Právě barva nás osloví první, až v druhé...

Gigantický ještěr se žraločími zuby mohl žít a lovit ve smečkách

Rekonstruované kostry tří jedinců druhu Mapusaurus roseae v různých věkových...

Souboj titánů, tak mohlo vypadat zápolení smečky obřích ještěrů Mapusaurus roseae s kolosy pojmenovanými...

Jak spolehlivý je očitý svědek? Omyl může poslat nevinného za mříže

Ilustrační snímek

Lidem, kteří zločin přímo viděli, máme tendenci věřit a očitá svědectví jsou často důležitým důkazem. Osvobození na...

Najdete na iDNES.cz