«Хаббл» повторил классический эксперимент общей теории относительности

Астрономы из США, Великобритании и Канады с помощью телескопа «Хаббл» засняли транзит белого карлика перед далекой звездой. Гравитация карлика в согласии с общей теорией относительности искривляет свет звезды. Похожий эксперимент, который провел Артур Эддингтон в 1919 году, стал одним из важнейших доказательств справедливости теории Эйнштейна. Авторы новой работы воспользовались экспериментом для прямой оценки массы белого карлика — она оказалась на треть меньше, чем масса Солнца. Исследование опубликовано в Science, кратко о нем сообщает редакционная заметка журнала Nature.

В согласии с общей теорией относительности массивные тела должны отклонять луч света от движения по прямой. В 1919 году сэр Артур Эддингтон наблюдал затмение Солнца, чтобы проверить это предсказание Альберта Эйнштейна. Физик определял положение звезды, находившейся почти на линии Земля-Солнце и обнаружил, что она словно бы немного изменила положение. Этот сдвиг с точностью до погрешности совпал с предсказаниями теории, что стало одним из важных подтверждений ОТО.

В новой работе астрономы следили за движением белого карлика Stein 2051 B — одной из ближайших к Земле звезд. Расстояние до него составляет около 17 световых лет, и поэтому его собственное движение различимо на фоне других звезд. Ученые определили, что в марте 2014 года карлик совершит транзит перед другой звездой, расстояние до которой составляет более пяти тысяч световых лет. Астрономы запросили для наблюдений за этим событием время телескопа «Хаббл». 

Яркость белого карлика и звезды отличается более чем в 400 раз. Астрономы сравнивают попытку различить смещение изображения звезды с мерцанием светлячка рядом с лампочкой. Смещение звезды можно сравнить с видимым перемещением муравья по небольшой монете, причем наблюдатель находится в Лондоне, а монета — в Москве. Однако анализ рассеянного света все же позволил заметить этот эффект. Общая теория относительности позволяет в точности определить массу белого карлика по величине отклонения — она оказалась равна 0,67 массы Солнца.

Астрономы отмечают, что это первые подобные наблюдения для объектов звездных масс. Сейчас авторы ведут аналогичные наблюдения для Проксимы Центавра, а в будущем, благодаря данным телескопа Gaia удастся найти еще порядка тысячи таких событий микролинзирования.

В ряде случаев при гравитационном микролинзировании источник света получает не одно а сразу несколько изображений, которые могут отличаться временем прихода на Землю. Как правило, роль линзы в таких ситуациях играют галактики или более крупные объекты. Тогда астрономы видят линзируемый объект сразу в несколько моментов его жизни. Примеры такой ситуации — гравитационно линзированная сверхновая iPTF16geu и «ушестиренный» квазар SDSSJ2222+2745.

Владимир Королёв