Gravitace je stejně silná všude ve vesmíru. Vážně

13.08. 07:07 | Autor: Radek John

Vzdálená dvojice hvězd posloužila k měření základních vlastností vesmíru.

Jednadvacetileté měření oběžné doby vzdáleného pulsaru umožnilo důkladně prověřit velikost gravitační konstanty. Je to číslo, které určuje, jakou silou se navzájem přitahují hmotná tělesa.

O své těžce nabiflované školní znalosti se nemusíte obávat. Gravitační konstanta je nejspíš opravdu neměnná. Gravitace je nejslabší, nejuniverzálnější a nejzáhadnější ze základních sil, které v kosmu existují. Možná si ještě ze školy pamatujete zákon, podle kterého se dá spočítat velikost gravitační síly mezi dvěma tělesy. Mohou to být hvězdy, planety, nebo třeba kulečníkové koule. Vezmete jejich hmotnosti, navzájem je vynásobíte, a pak vydělíte druhou mocninou vzdálenosti. Nakonec všechno vynásobíte číslem, které je zvykem označovat velkým písmenem G.

Je velice malé (konkrétně asi 6,67 × 10-11 m3·kg-1·s-2), což je praktické. Díky malé hodnotě gravitační konstanty nemáte problém třeba odejít z práce, ačkoli se vaše tělo a židle gravitačně přitahují. Stejně jako všechna hmotná tělesa ve vesmíru. Pulsar obíhající bílého trpaslíka. Síťovité linie znázorňují tvar časoprostoru ohnutého gravitací hvězd.

Jenže co kdyby velikost gravitační konstanty platila jen v okolí sluneční soustavy a třeba v galaxii M 31 byla jiná? Některé fyzikální teorie skutečně počítají s gravitační konstantou, která má za určitých zvláštních podmínek jinou hodnotu, než jakou známe.

Výhodná orbita

Proto se hodí její velikost prověřovat. Naposled to udělala i skupina astronomů v čele s Weiwei Zhuem z univerzity v britské Kolumbii. Řečení vědci zveřejnili v časopise The Astrophysical Journal výsledky své důkladné analýzy dat nashromážděných během jednadvacetiletého pozorování pulsaru jménem PSR J1713+0747. Pulsary jsou rychle rotující neutronové hvězdy, koule extrémně stlačené hmoty, která zbyla po výbuchu supernovy. Aspoň si to astronomové myslí, nikdo ale nikdy neviděl žádný pulsar zblízka.

Pulsary vysílají úzké paprsky rádiového záření, které zasahují zeměkouli v pravidelných krátkých intervalech. Jako světlo majáku. Ten, který studovala Zhuova skupina, leží asi 3 750 světelných let od země. Obíhá okolo jiného objektu, bílého trpaslíka. Trvá mu to ale poměrně dlouho, 68 dní. To znamená, že obě tělesa jsou daleko od sebe, což se hodí.

Biliontiny sekundy

Pulsar pak nemůže vyzařovat gravitační vlny - zvláštní, dosud jen nepřímo dokázaný jev, který předpověděl téměř před sto lety Albert Einstein. Časoprostor se podle něj může vlnit podobně, jako třeba vodní hladina. Tělesa, která se navzájem obíhají, by podle něj měla vyzařováním vln ztrácet část energie a pomalu se k sobě přibližovat. Můžete si to prohlédnou na vložené animaci s pulsarem a bílým trpaslíkem. Pokud jsou ovšem navzájem obíhající tělesa lehká, nebo daleko od sebe, dá se gravitační vyzařování zanedbat.

Zhuův pulsar je druhý případ. Pokud by se jeho oběžná doba měnila, dalo by se to přičítat jen změnám gravitační konstanty. To se však nestalo. Když vědci pečlivě prošli data z jednadvaceti let pozorování pulsaru, vyšlo jim, že by se jeho oběžná doba mohla měnit maximálně o 0,2 biliontiny sekundy za každou sekundu, což se nedá odlišit od nuly. Takže je to OK, konstanta zůstává konstantou. Aspoň na něco je ve vesmíru spolehnutí.

Foto: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)., Antoniadis, et al.

Autor: Radek John