به‌چالش کشیدن نسبیت اینشتین با تحلیل رفتار این سامانه‌ی ستاره‌ای
مجله علمی ایلیاد - یکی از چیزهایی که نظریه‌ی نسبیت آن را پیش‌بینی می‌کند، کلیت سقوط آزاد است؛ اساسأ دو شی در خلاء با سرعت یکسانی سقوط می‌کنند. چه این امر برای اشیاء پرجرمی مثل سیارات و ستارگان صدق کند، چه نکند، ستاره‌شناسان از رصدخانه‌ی آرسیبو استفاده کردند تا نشان دهند که این پدیده رخ نمی‌دهد، یعنی اینشتین دوباره درست می‌گفت!
در اینجا بر روی زمین، تمام اشیاء با سرعت ثابت ۹.۸ متر بر مجذور ثانیه سقوط می‌کنند. عملاً، این امر مسخره به‌نظر می‌رسد؛ اگر توپ بولینگ و پر را به‌طور همزمان از بالای ساختمان به پایین بیندازید، توپ بولینگ خط مستقیمی را با زمین تشکیل می‌دهد در حالی‌که پر در محیط غوطه‌ور می‌شود و سفر لذتبخش‌تری را در پیش می‌گیرد. اختلاف بین آن‌ها به دلیل عوامل خارجی مثل باد و مقاومت هوا است و این قانون زمانی واضح‌تر می‌شود که این اشیاء را درون محفظه‌ی خلأ یا ماه قرار دهید.
با وجود نظریات مختلف در مورد گرانش، مشخص نیست که آیا این پدیده برای تمام اشیاء با گرانش شدید صدق می‌کند یا خیر؟ برای پاسخ به این سوال، گروهی از محققان از تلسکوپ رادیویی در رصدخانه‌ی آرسیبو در پورتوریکو استفاده کردند.
آزمایشگاه طبیعی که بر آن تاکید داشتند، سامانه‌ی ستاره‌ای سه‌تایی به‌نام «PSR J0337+1715» بود. این سامانه که حدود ۴،۲۰۰ سال نوری با زمین فاصله دارد از ستاره‌ای نوترونی که هر ۱.۶ روز یک‌بار به دور ستارهی کوتوله‌ی سفیدی گردش می‌کند، تشکیل شده است، در حالی‌که این دو هر ۳۲۷ روز یک‌بار به دور ستارهی کوتوله‌ی سفید دیگری می‌چرخند.
این سامانه‌ی ستاره‌ای سه‌تایی بستر آزمایشی بزرگی را برای نظریه‌ی نسبیت فراهم می‌کند. اگر ایده‌های اینشتین برای اشیاء پُرجرم به‌کار رود، سامانه‌ی دوتایی ستارهی نوترونی-کوتوله‌ی سفید، باید با سرعت ثابتی به سمت کوتوله‌ی سفید دیگر حرکت کند. این گروه از آرسیبو استفاده کرد تا بر ستارهی نوترونی تمرکز کند، سپس داده‌ها را تجزیه و تحلیل کرد تا این سیستم را به طور کلی تحت مطالعه قرار دهد.
«آنه آرچیبالد»، دانشمند ارشد مطالعه، گفت: «توانستیم این امر را با نگاه کردن به ستارهی نوترونی اندازه‌گیری کنیم. ستارهی نوترونی شبیه به یک ساعت رفتار می‌کند؛ این ستاره هر ۳۶۶ بار در ثانیه گردش می‌کند و پرتوهای امواج رادیویی در طول حرکت می‌کنند. آن‌ها در بازه‌های منظم به دور زمین نوسان می‌کنند، همانند یک برج فانوس کیهانی. از این پالس‌های رادیویی برای دنبال کردن موقعیت ستارهی نوترونی استفاده کردیم. داده‌ای با کیفیت بالا، ما را قادر ساختند تا داده‌ها را به زیربخش‌هایی تقسیم کنیم و آن‌ها را با یکدیگر مقایسه کنیم. در نتیجه توانستیم تضاد واضح با گرانش اینشتین را حل کنیم.»
این گروه دریافت که دو شئی با سرعت یکسانی سقوط می‌کنند. آرچیبالد گفت: «به لطف قدرت آرسیبو و همسو با تلسکوپ رادیویی ترکیبی وستربورک در هلند و تلسکوپ بانک سبز در ویرجینیای غربی، توانستیم نشان دهیم که نظریه‌ی نسبیت اینشتین آب را نگه می‌دارد، حتی وقتی ستاره‌های نوترونی و ستاره‌های کوتوله مد نظر باشند.»
این تحقیق در مجله‌ی Nature منتشر شده است.
نوشته: مایکل ایروینگ
مترجم: سحر الله‌وردی - مجله علمی ایلیاد
مترجم: سحر الله‌وردی - مجله علمی ایلیاد