Pulzary a Einsteinova obecná teorie relativity

Pulzar je velmi rychle rotující neutronová hvězda o průměru pouhých 20 km a hmotnosti našeho Slunce, která vysílá pravidelné pulzy elektromagnetického záření. Výsledek celé analýzy byl uveřejněn koncem září. Podle něj platí Einsteinova teorie s přesností 0,05%, a to dokonce i ve velmi silném gravitačním poli pulzaru.

I když obecná teorie relativity v této zkoušce relativně dobře uspěla, většina teoretických fyziků se shoduje v tom, že nemůže být konečným řešením problému gravitace, protože není v souladu s kvantovou mechanikou. Nová zjištění limitují další zpřesňování fyzikálních modelů v rámci Einsteinovy teorie a volání po uspokojivé alternativě obecné teorie relativity jsou stále naléhavější.

Podle obecné teorie relativity zakřivuje hmota a energie prostor a čas, v důsledku toho se volně padající objekt pohybuje po zakřivené dráze a současně vzniká gravitace. K ověření této teorie studoval zmíněný tým astronomů unikátní objekt, dvojici pulzarů vzdálenou 2.000 světelných let, které se navzájem obíhají ve vzdálenosti milion kilometrů. Pulzar vysílá do prostoru rádiové vlny a vytváří tak pulzní signál, který je téměř tak stabilní jako atomové hodiny. Pokud pulzar obíhá kolem jiného objektu, pulzní rychlost periodicky klesá a stoupá s tím, jak se střídavě přibližuje a vzdaluje od Země. Sledováním změn rychlosti obou pulzarů od dubna 2003 do ledna 2006 zjistili astronomové parametry jejich oběžných drah, jako je velikost eliptického protažení, rychlost rotace, nebo sklon oběžné dráhy vzhledem ke spojnici pulzaru a Země. Důkladným vyhodnocením naměřených údajů se zjistilo, že všechny parametry jsou navzájem konzistentní a souhlasí s obecnou teorií relativity v rámci určitých nepřesností. Einsteinova teorie tedy umožňuje uspokojivě popsat vše, co víme o sledovaném systému do dnešní doby.

Další pokračování experimentů by mohlo astrofyzikům kromě testování teorie relativity pomoci proniknout do struktury neutronových hvězd. V jádru neutronové hvězdy je vyšší hustota hmoty než v atomovém jádře, jedná se vlastně o gigantické atomové jádro, držící pohromadě gravitační silou. Ze souvislostí mezi oběžnými rychlostmi pulzarů a rychlostmi jejich vlastní rotace mohou vyplynout přímé údaje o rozložení hmoty v neutronových hvězdách. První letmý pohled do záhadného nitra neutronových hvězd se neuskuteční dnes, ale vysoce přesná měření mohou v blízké budoucnosti přinést nový pohled na jadernou fyziku. Na takové výsledky si ale bude muset věda zřejmě alespoň jednu dekádu počkat.