|
Эффект закручивания пространства-времени
|
|
|
|
Более ста лет назад Альберт Эйнштейн показал, что гравитация — это не сила в привычном понимании, а искривление пространства-времени массивными объектами. Из этой теории следует и менее очевидный эффект, известный как эффект увлечения инерциальных систем отсчета, или эффект Лензе — Тирринга. Согласно нему, вращающееся тело не только искривляет пространство-время, но и слегка «закручивает» его вокруг себя. Для Земли этот эффект чрезвычайно мал, поэтому его экспериментальная проверка требует исключительно точных измерений орбит спутников.
|
|
|
|
Именно эту задачу решила международная исследовательская группа под руководством Игнацио Чуфолини (Ignazio Ciufolini) из Университета Цинхуа (Китай). Основой эксперимента стал спутник LARES-2, запущенный Итальянским космическим агентством в 2022 году. Наземные станции посылают к спутнику лазерные импульсы и измеряют время их возвращения с миллиметровой точностью. Это позволяет чрезвычайно точно отслеживать положение аппарата на орбите.
|
|
|
|
Правда, одной только высокой точности измерений недостаточно. На движение спутника влияет множество факторов: неоднородности гравитационного поля Земли, давление солнечного излучения, а также приливные деформации, вызванные Луной и Солнцем. Чтобы выделить релятивистский сигнал, ученые объединили данные LARES-2 с наблюдениями более старого спутника LAGEOS и спутников миссии GRACE, которые помогают картировать гравитационное поле нашей планеты. Причем орбита LARES-2 была подобрана так, чтобы максимально компенсировать влияние основных источников погрешностей при совместном анализе с LAGEOS.
|
|
|
|
|
|
|
После обработки трех лет наблюдений исследователи измерили эффект увлечения инерциальных систем отсчета с относительной неопределенностью около одной тысячной. Это примерно в десять раз точнее предыдущих измерений эффекта в Солнечной системе. Полученное значение согласуется с предсказанием ОТО в пределах экспериментальной погрешности. Таким образом, альтернативные теории гравитации должны описывать данный эффект практически так же, как теория Эйнштейна.
|
|
|
|
Результаты научной работы, опубликованные в журнале Nature, имеют значение не только для фундаментальной физики. Анализ орбит спутников позволил также уточнить параметры лунно-солнечных приливов и характеристики гравитационного поля Земли. Такие данные обычно используют в геодезии, спутниковой навигации и исследованиях динамики нашей планеты.
|
|
|
|
Примечательно, что LARES-2 создали прежде всего как инструмент для максимально точной проверки эффекта Лензе — Тирринга, одного из ключевых предсказаний ОТО. Спустя более чем 100 лет теория Эйнштейна продолжает успешно проходить самые строгие экспериментальные испытания. При этом пределы, в которых могут существовать новые модели гравитации, становятся все уже.
|
|
|
|
Источник
|
