Einstein általános relativitáselmélete szerint az összes tárgy egyazon sebességgel esik, ami nem függ sem a tömegüktől sem pedig az összetételüktől. Ezt az elméletet már rengeteg különböző módon tesztelték a Földön, és eddig igaznak tűnik, viszont a valódi kérdés az, hogy az Univerzum legnehezebb és legsűrűbb testeinél is megegyező módon működik-e a gravitáció.
Egy nemzetközi csillagászcsapat most igyekszik választ adni a kérdésre és az eddigi legszigorúbb tesztnek vetették alá az elméletet. Az eredményeik szerint Einsteinnek még mindig igaza van, még abban az esetben is, amikor az elméletét az Univerzum legszélsőségesebb forgatókönyvei szerint vizsgálják.
Ha elvesszük a levegőt, akkor ahogy azt az Apolló 15 asztronautái is demonstrálták a Holdon, egy kalapács és egy toll egyszerre esik le.
Amíg ez az elmélet a newtoni fizika egyik alapköve, addig egészen Einstein magyarázatáig várni kellet ahhoz, hogy kiderüljön miért viselkednek így a testek. A mai napig Einstein elmélete sikeresen átment minden eddigi teszten, függetlenül attól, hogy azok laborkísérletek vagy a Naprendszer bolygóinak vizsgálatán alapultak. Viszont több alternatíva is született az általános relativitáselmélethez, melyek szerint a hatalmas tömegű és gravitációjú testek – mint a neutroncsillagok – máshogy viselkednek mint azt az eredeti elmélet sugallná. Ezt a változást az alternatív elképzelések szerint a testek úgynevezett gravitációt elhajlító energiája okozná.
Még 2011-ben a Green Bank Teleszkóp (GBT) egy tökéletes lehetőséget talált az elmélet tesztelésére: a PSR J0337+1715 névre elkeresztelt, a Földtől 4 200 fényévre lévő három csillag által alkotta rendszert. A rendszert egy neutron csillag és az őt minden 1,6 napban megkerülő fehér törpe és a párt minden 327 napban megkerülő másik fehér törpe alkotja.
“Ez egy egyedi csillagrendszer,” mondta Ryan Lynch, Green Bank Obszervatórium csillagásza és a felfedezésről készült tanulmány társszerzője. “Nem ismerünk semmi ehhez foghatót. Ez egyfajta laboratóriummá teszi a rendszert, amivel megvizsgálhatjuk Einstein elméletét.”
A felfedezése óta a rendszert rendszeres megfigyelés alatt tartották és a GBT mellet más teleszkópokkal is gyűjtöttek adatokat és hajtottak végre méréseket a rendszerben – hogy jobban megértsék az égitestek kapcsolatát.
A rendszer vizsgálatát nagyban segítette, hogy a neutron csillag egy pulzár – ami a Földi atomórákhoz hasonló pontossággal forog. Ennek köszönhetően a GBT – ami az eddig felépített egyik legpontosabb rádióteleszkóp – képes volt nagy pontossággal rögzíteni a csillag forgása által keltett változásokat a rendszerből érkező rádióhullámokban.
“A neutron csillag minden impulzusával el tudunk számolni mióta megkezdtük a megfigyelést,” mondta Anne Archibald, a tanulmány egyik társszerzője az Amszterdam Egyetemtől. “Pár száz méter pontossággal meg tudjuk mondani a helyét. Ez egy nagyon pontos pályát rajzol arról, hogy a neutron csillag hol volt és hová tart a jövőben.”
Ha Einstein elméletének alternatív változatai bizonyultak volna igaznak, akkor a rendszer közepén lévő neutron csillag és fehér törpe másképp lenne kapcsolatban külső fehér törpével. A pontos és türelmes mérések lehetővé tették, hogy meghatározzák a rendszer gravitációját. Az eredmények szerint, ha van is különbség a neutron csillag és a fehér törpére ható gravitációs erők között, az túl kicsi ahhoz hogy kimutassák.
“Ha különbség van az nem több mint három milliomod,” mondta Nina Gusinskaia, a kutatás egy másik társszerzője.
Még ha ez nem is bizonyítja, hogy minden alternatív feltételezés hibás, hatalmas korlátokat szab a lehetséges alternatív elméleteknek.
A mostani eredmény a korábbi legpontosabb mérésnél tízszer pontosabb, ezzel tovább erősítve Einstein elméletét.