16 éven át zajlott Einstein relativitáselméletének eddigi legnagyobb gyakorlati tesztje, és nem talált hibát

Albert Einstein 1916-ban tette közzé a híres relativitáselméletét, ami valójában a tíz évvel azelőtt kiadott speciális relativitáselmélet általánosított formája. Van benne téridő-görbület, mindenféle érdekesség a gravitációról meg a kvantumfizikáról, illetve a világ talán legismertebb egyenlete, miszerint E egyenlő m-szer c négyzet. A teória a feje tetejére állította az egész klasszikus fizikát, és megjósolta egy csomó dolog létezését, amiket később valóban felfedeztek, mint például a fekete lyukak vagy a gravitációs hullámok.

A relativitáselméletet már 105 éve teszik ki a világ tudósai gyakorlati teszteknek, és az évszázad legnagyobb szenzációja lenne, ha kiderülne, hogy nem teljesen úgy van, vagy kiegészítésre szorul. Éppen most ért véget az eddigi legnagyobb ilyen teszt, ami 16 év csillagászati megfigyeléseit vetette össze a relativitáselmélet által előrevetített dolgokkal. Bár a címben már elspoilereztük az eredményt, azért rögzítsük: a dolgok pont úgy történtek, ahogyan Einstein megjósolta.

A vizsgálat két pulzár viselkedését figyelte meg, amelyek 2400 fényévre vannak a Földtől. A pulzár egy neutroncsillag, vagyis olyasmi, amivé a Napunkhoz hasonló, csak annál is sokkal nagyobb csillagok alakulnak az életciklusuk végén, amikor összeomlanak egészen kicsire, de a tömegük nagy részét megtartják. Bónuszként a pulzárok nagy sebességgel pörögnek a tengelyük körül, és ettől úgy néz ki, mintha pulzálnának (innen a név), mert a rádiósugárzást, amit kibocsátanak, mi a Földről szaggatottan érzékeljük a forgásuk miatt.

A 2003 és 2019 között megfigyelt rendszer két pulzárból áll, amelyek egy közös tömegközéppont körül keringenek. Az objektumok meglepően kicsik (24 kilométer átmérőjűek a becslések szerint), de irdatlanul nagy tömegűek, a Nap tömegénél is súlyosabbak. Az egyik másodpercenként 44-szer pördül meg a tengelye körül, a másik 2,8 másodpercenként egyszer, a keringési periódusuk pedig 147 perc. Ez a mi fogalmaink szerint annyit jelent, hogy két és fél óra alatt telik el egy év a rendszerben, és 2,8, illetve 0,023 másodpercig tart egy nap. Ezek az extrém körülmények tökéletes kozmikus laborrá változtatják a rendszert, hogy a relativitáselméletet lehessen vizsgálni a gyakorlatban.

A megfigyelések szerint a kettős pulzár pontosan ugyanúgy (illetve 99,99%-os pontossággal úgy) torzítja a téridőt, ahogyan illik nekik Einstein elméletei szerint. A csillagászok számításai szerint egyébként ez még 85 millió évig fog így zajlani, amikor várhatóan a két pulzár összeütközik.