Теория Эйнштейна о Солнце доказана с высочайшей точностью

Исследователи измерили гравитационное красное смещение Солнца с высочайшей точностью, подтвердив теоретическое предсказание, сделанное Эйнштейном в 1920 году.

Фотоны – это частицы света, на которые действуют гравитационное поле. Путь фотонов может искривляться плотными телами, а их длина волны может увеличиваться, когда они выбираются из гравитационной потенциальной ямы. Эта длина волны света, выходящего из гравитационной ямы, немного смещена в сторону красного цвета и называется гравитационным красным смещением. Как сообщается в исследовании, опубликованном в прошлом месяце в журнале Astronomy & Astrophysics, эффект невелик, но измерим даже для Солнца.

Эйнштейн писал столетие назад: «Для Солнца предсказанное теоретическое красное смещение составляет примерно две миллионных длины волны. Существует ли этот эффект на самом деле – вопрос открытый, и в настоящее время астрономы прилагают все усилия, чтобы разрешить его».

Измерение гравитационного красного смещения Солнца потребовало гениального подхода. Первым шагом было посмотреть на солнечный спектр. Проще говоря, это похоже на использование призмы и раскрытие всех цветов, составляющих свет Солнца. В спектре есть темные линии, созданные элементами Солнца, атомы которых поглощают свет на определенных частотах.

Гравитационное красное смещение перемещает эти линии в сторону более длинных волн(ближе к красному), чем они могут показаться в лаборатории. Команда сосредоточилась на некоторых линиях и использовала свет, отражающийся от Луны, чтобы сделать измерения. В качестве инструмента они использовали высокоточный искатель планет с радиальными скоростями (HARPS), откалиброванный с помощью современной лазерной частотной гребенки, позволяющей проводить чрезвычайно точные измерения.

Измерения очень хорошо согласуются с теоретическими предсказаниями солнечного гравитационного красного смещения.

«Объединив точность прибора HARPS с гребенкой частоты лазера, мы смогли с высокой точностью измерить положение линий железа в солнечном спектре», – говорит в заявлении ведущий автор доктор Джонай Гонсалес Эрнандес из Института астрофизики Канарских островов. «Это позволило нам проверить одно из предсказаний общей теории относительности Эйнштейна, гравитационное красное смещение, с точностью до нескольких метров в секунду».

Феномен гравитационного красного смещения также был подтвержден для звезд, вращающихся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, что было частью работы лауреатов Нобелевской премии по физике 2020 года Райнхарда Гензеля и Андреа Гез.

DOI: 10.1051/0004-6361/202038937