Bayangkan bahawa anda adalah ahli astronomi dengan idea menarik mengenai undang-undang rahsia kosmos. Seperti saintis yang baik, anda merancang percubaan untuk menguji hipotesis anda. Dan tiba-tiba berita buruk itu: tidak ada cara untuk mengujinya, kecuali mungkin simulasi komputer. Objek kosmik terlalu besar dan tidak selesa untuk tumbuh di dalam piring Petri atau bertabrakan sebagai zarah subatom.
Nasib baik, terdapat tempat-tempat yang jarang berlaku di mana alam menjalankan eksperimennya sendiri - seperti PSR J0337 + 1715. Sistem tiga ini pertama kali diperhatikan pada tahun 2012, dan pada tahun 2014 para saintis secara rasmi mengumumkan penemuannya. Ia terletak 4200 tahun cahaya di buruj Taurus.
Tiga inti bintang mati berputar dalam tarian yang dapat mengesahkan - atau mengarah pada penyemakan - idea Einstein mengenai ruang masa. Taruhannya tinggi. Pada tahun 1970-an, sistem dua bintang mati memberikan bukti yang kuat, walaupun secara langsung, yang menyokong teori relativiti umum Einstein, dan bahawa gelombang graviti yang akhirnya ditemui LIGO memang wujud. Untuk karya ini, para saintis menerima Hadiah Nobel.
Untuk memahami PSR J0337 + 1715 sebagai sebahagian daripada eksperimen, Joshua Sokol bersama Saintis Baru mencadangkan untuk menggambarkannya sebagai lokasi fizikal. Pada jarak yang hampir sama dari pusat sistem, di mana Bumi berputar mengelilingi Matahari, terletak sebuah kerdil putih dingin, sisa-sisa inti bintang yang padat seperti kita. Tidak jauh dari sana terdapat seekor kerdil putih yang lebih panas. Ia harus "menjerit terang" di langit, kata Scott Ransome dari National Radio Astronomy Observatory di Virginia, yang mengawasi pemerhatian sistem.
Setiap 1.6 hari, kerdil putih dalaman ini mengorbit teman yang tidak kelihatan dengan mata kasar. Tetapi dalam penglihatan sinar-X atau sinar gamma, kedua kerdil putih itu agak samar dibandingkan dengan pasangannya, objek bulat sepanjang 24 kilometer yang berukuran satu setengah kali jisim Matahari.
Ia adalah pulsar, sisa bintang yang jauh lebih besar. Ia berputar sekali setiap 2,73 milisaat, seperti setan debu kosmik. Setiap putaran melepaskan pancaran gelombang radio ke langit yang menjangkau Bumi dengan setiap putaran - kami menggunakan isyarat ultra tepatnya sebagai jam kosmik. Dan kerana badan-badan ini mempunyai medan graviti yang kusut dan kusut, dan kita mempunyai jam yang terikat padanya, sangatlah mudah untuk menguji Einstein.
Pasukan Ransom mengesan ketukan pulsar, mengukur bagaimana orbit ketiga badan itu berubah, dan membandingkan hasilnya dengan ramalan teori Einstein. Mereka menumpukan pada satu idea terutamanya secara serius.
Fikirkan kisah apokrif Galileo di Menara Miring Pisa, yang melemparkan objek ke tanah untuk menunjukkan bahawa jisim yang berlainan memerlukan masa yang sama untuk menempuh jarak yang sama. Angkasawan David Scott melakukan eksperimen yang sama di bulan dengan bulu dan tukul.
Video promosi:
Prinsip yang disebut kesamaan kuat dalam relativiti umum meneruskan idea ini. Dia berpendapat bahawa bahkan objek dengan medan graviti mereka sendiri harus bertindak balas terhadap graviti dengan cara yang sama seperti yang lain.
Seperti bulu dan tukul, kerdil putih dalaman dan pulsar yang lebih berat harus bersikap sama di bawah tarikan graviti kerdil putih luar. Sekiranya tidak, orbit pasangan dalaman akan menjadi lebih memanjang daripada yang dijangkakan - dan prinsip kesetaraan akan dilanggar, dan relativiti umum salah.
Dan kemudian akan ada kejutan dan kagum. Tetapi kejutan seperti itu cepat atau lambat dapat diharapkan, kerana kerelatifan umum terkenal kerana tidak ingin berteman dengan teori alam lain.
"Apa-apa teori graviti selain relativiti umum pada dasarnya meramalkan bahawa prinsip kesetaraan yang kuat akan gagal pada tahap tertentu," kata Ransome.
Pada Persidangan Pulsar September di UK, pasukan Ransom berharap dapat mengumumkan hasil baru, bermula dengan karya Anna Archibald, yang akan menguji prinsip kesetaraan 50 hingga 100 kali lebih baik daripada sebelumnya. Mereka belum melakukannya, kata Ransom, kerana ada beberapa pola data yang sepertinya melanggar prinsip kesetaraan yang perlu diterokai dengan lebih teliti.
"Jelas ini akan sangat kuat, jadi kami ingin memastikan kami memahami data dengan betul," kata Ransom. Pada masa ini, komputer masih melakukan analisis.
Apakah kemungkinan bahawa ketika pekerjaan itu keluar, orang akan merasa teruja?
"Kebanyakan orang percaya bahawa prinsip kesetaraan yang kuat tidak boleh gagal pada tahap ini. Ini adalah salah satu sebab mengapa kami terus memukul kepala ke dinding."
Mungkin PSR J0337 + 1715 adalah percubaan ruang yang sempurna: percubaan di mana relativiti umum pasti akan hancur, bukan di atas kertas, tetapi pasti. Atau kita tunggu lebih lama.
Ilya Khel
