Новый метод считается значительной данью Эйнштейну в честь 100-летия его первой формулировки принципа эквивалентности, который является ключевым компонентом общей теории относительности Эйнштейна. В более широком смысле, это также ключевой компонент концепции, согласно которой геометрия пространства-времени искривляется плотностью массы отдельных галактик, звезд, планет и других объектов.
Быстрые радиовсплески — это сверхкороткие всплески энергии, длящиеся всего несколько миллисекунд. До сих пор на Земле было обнаружено всего около дюжины быстрых радиовсплесков. Похоже, они вызваны загадочными событиями за пределами нашей Галактики Млечный Путь и, возможно, даже за пределами Местной группы галактик, в которую входит Млечный Путь.
Новый метод будет важен для анализа большого количества наблюдений быстрых радиовсплесков, которые, как ожидается, будут обнаружены передовыми обсерваториями радиосигналов, которые сейчас планируются.«Обладая обширной наблюдательной информацией в будущем, мы сможем лучше понять физическую природу быстрых радиовсплесков», — сказал Питер Месарос, заведующий кафедрой астрономии и астрофизики семьи Эберли и старший автор, профессор физики Пенсильванского университета. исследовательской работы. Как и все другие формы электромагнитного излучения, включая видимый свет, быстрые радиовсплески распространяются в космосе как волны фотонных частиц.
Количество гребней волны, приходящих от Fast Radio Bursts в секунду — их «частота» — находится в том же диапазоне, что и у радиосигналов. «Когда более мощные детекторы предоставят нам больше наблюдений, — сказал Месарос, — мы также сможем использовать быстрые радиовсплески в качестве исследования их родительских галактик, пространства между галактиками, космической паутины структуры Вселенной. , и как тест по фундаментальной физике ».Ожидается, что влияние нового метода, использующего быстрые радиопакеты, значительно возрастет по мере того, как будет наблюдаться больше всплесков, и если их происхождение может быть установлено более точно. «Если будет доказано, что быстрые радиовсплески возникают за пределами Галактики Млечный Путь, и если их расстояния можно будет точно измерить, они станут новым мощным инструментом для проверки принципа эквивалентности Эйнштейна и для расширения проверенного диапазона энергий до частот радиодиапазона, "- сказал Месарош.
Принцип эквивалентности Эйнштейна требует, чтобы любые два фотона с разными частотами, испущенные в одно и то же время из одного источника и проходящие через одни и те же гравитационные поля, прибыли на Землю в одно и то же время. «Если принцип эквивалентности Эйнштейна верен, любая временная задержка, которая может возникнуть между этими двумя фотонами, не должна быть связана с гравитационными полями, которые они испытывали во время своих путешествий, а должна быть связана только с другими физическими эффектами», — сказал Месарос. «Измеряя, насколько близко во времени прибывают два фотона с разной частотой, мы можем проверить, насколько точно они подчиняются принципу эквивалентности Эйнштейна».В частности, Месарос сказал, что тест, который он и его соавторы разработали, включает анализ того, насколько сильно искривление пространства испытывают фотоны из-за массивных объектов, находящихся на их пути в пространстве или рядом с ними. Он сказал: «Наша проверка принципа эквивалентности Эйнштейна с использованием быстрых радиопередач состоит в проверке того, насколько параметр — параметр гамма — отличается для двух фотонов с разными частотами».
Месарос сказал, что проведенный его исследовательской группой анализ менее дюжины недавно обнаруженных быстрых радиовсплесков «заменяет на один-два порядка предыдущие наилучшие пределы точности принципа эквивалентности Эйнштейна», которые основывались на гамма-лучах и другие энергии от взрыва сверхновой в 1987 г., сверхновой в 1987 г. «Наш анализ с использованием радиочастот показывает, что принцип эквивалентности Эйнштейна соблюдается с точностью до одной сотни миллионов», — сказал Месарос. «Этот результат — важная дань уважения теории Эйнштейна к столетней годовщине ее первой формулировки».Помимо Месароша, к другим авторам статьи относятся Цзюнь-Цзе Вэй, аспирант Обсерватории Пурпурной горы Китайской академии наук; и два ученых, которые прошли постдокторскую подготовку у Месароша в Пенсильванском университете и в настоящее время занимают академические и исследовательские должности в Китае, Хэ Гао и Сюэ-Фэн У, автор статьи.
Это исследование частично поддерживается Национальной программой фундаментальных исследований Китая (2014CB845800 и 2013CB834900); НАСА, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NNX 13AH50G), Национальный фонд естественных наук Китая (11322328 и 11433009) и Китайская академия наук (2011231 и XDB09000000).