Valóra vált Einstein „lehetetlen" álma

Einstein tudta, hogy így kell lennie, de nem remélte, hogy valaha lehetséges lesz kimérni: az általános relativitás alapján egy égitest tömege kiszámítható abból, mennyire hajlítja el egy távolabbi csillag fényét.

Albert Einstein általános relativitáselmélete megjósolta, hogy amikor egy távoli csillag fénye egy közelebbi objektum mellett halad el, az utóbbi gravitációs mezőjének egyfajta nagyítólencseként kell viselkednie, amely egyszerre fényesebbé teszi és meghajlítja a távolról érkező fénysugarakat. Azonban a legendás tudós egy 1936-os Science-cikkben úgy vélekedett, hogy „nincs remény e jelenség közvetlen megfigyelésére", mivel a csillagok oly messze vannak egymástól.

Fehér törpe tömegét számították ki

Nos, a Kailash C. Sahu vezette nemzetközi kutatócsoportnak most sikerült az, amiben Einstein nem mert bízni: ugyanazon folyóirat, a Science 2017. június 9-i számában jelentik be az ún. „gravitációs mikrolencse-hatás" egy speciális esetének megfigyelését. A tudósok első alkalommal használták ki egy, a Naptól különböző csillag lencsehatását egy távoli égitest tömegének meghatározásához.

Ugyanebben a lapszámban egy kísérő-magyarázó írás is megjelent az Embry-Riddle Aeronautical University fizikus-csillagász professzora, Terry Oswalt tollából „Einstein százéves ajándéka" címmel, amelyben a kutató kifejti: a felfedezés új ablakot nyit a miénkhez hasonló galaxisok történetére és fejlődésére. Egész pontosan így fogalmaz:

Sahu és munkatársainak kutatása új eszközt ad a kezünkbe olyan objektumok tömegének meghatározásához, amelyeket semmilyen más módszerrel nem tudnánk egykönnyen megmérni.

Forrás: Origo

A csoport egy fehér törpének nevezett összezsugorodott csillagmaradvány tömegét számította ki. Ezek az égitestek túljutottak hidrogénfelhasználó életszakaszuk végén, így voltaképpen a Tejút valamennyi letűnt csillag-nemzedékének ősmaradványai." Oswalt hozzáteszi:

Einstein büszke lenne. Egyik kulcsfontosságú jóslata nyert most rendkívül szigorú empirikus bizonyítást."

A csillagok Einstein által megjósolt gravitációs mikrolencsehatását már számos korábbi alkalommal megfigyelték, legelőször is 1919-ben, egy napfogyatkozás alkalmával, amikor a csillagfény napkorong körüli meggörbülése szolgáltatta az első meggyőző bizonyítékot Einstein általános relativitáselméletének helytállósága mellett. Einsteinnek ez az elmélete foglalja egységes keretbe a téridő fizikáját azáltal, hogy a gravitációt a tér és az idő geometriai függvényeként írja le.

Így csinálták

„Amikor egy közelebbi csillag pontosan közöttünk és egy távoli fényforrás között halad el, a gravitációs mikrolencsehatás tökéletesen kerek fénygyűrűt – úgynevezett Einstein-gyűrűt – eredményez" – magyarázza Oswalt. Ez a precíz együttállás azonban rendkívül ritka. Sahu és csoportja egy sokkal gyakrabban előforduló elrendeződést figyelt meg: olyat, amikor a két, a Földtől eltérő távolságban lévő objektum felőlünk nézve nem tökéletesen egy vonalba esik, ezért

számunkra az Einstein-gyűrű egy aszimmetrikus változata válik láthatóvá.

„A gyűrű és az általa okozott fényerő-növekedés túlságosan gyenge volt ahhoz, hogy kimérhető legyen, de a gyűrű aszimmetriája miatt a csillag látszólag kissé kitért valódi pozíciójából. Einstein jóslatának ezt a részét asztrometrikus lencsehatásnak szokás nevezni, és Sahu csoportja elsőként figyelte meg a Naptól különböző csillag esetében" – írja a tudós.

Fehér törpe Forrás: Pixabay

Sahu, aki a baltimore-i Space Telescope Science Institute csillagásza, a Hubble-űrteleszkóp páratlanul jó szögfelbontását használta ki ahhoz, hogy dokumentálja egy távoli csillag pozíciójának látszólagos eltolódását a Stein 2051 B nevű fehér törpe fényeltérítő hatásának következtében. A csoport tagjai 2013 és 2015 októbere között nyolc alkalommal végezték megfigyeléseiket, amelyek alapján kiszámították, hogy a Naphoz hatodik legközelibb fehér törpeként ismert Stein 2051 B tömege nagyjából a mi Napunk tömegének kétharmadát teszi ki. „Az alapvető elgondolás az, hogy a távoli csillag fényének látszólagos kitérése arányos a fehér törpe tömegével és gravitációs hatásával, valamint azzal, hogy mennyire pontosan kerülnek együttállásba felőlünk nézve" – kommentálja az eredményt Oswalt.

Miért fontos a kísérlet?

Az Embry-Riddle szakértője három főbb pontban foglalta össze, miért fontos ez a kísérlet a csillagászok számára.

• Elsőként azt emelte ki, hogy a mérés megoldja a Stein 2051 B tömege és összetétele körüli régóta fennálló rejtélyt.
• Másodikként azt említi, hogy Sahu és csapata örvendetesen megerősíti Subrahmanyan Chandrasekhar asztrofizikus 1930-ban Nobel-díjjal jutalmazott elméletét, amely a fehér törpék tömege és sugara közti viszonyt írja le.
• Harmadsorban Oswalt szerint az új tömegmérési módszer rendkívül hasznosnak bizonyul majd a jövőben, mivel az újonnan indított nagyszabású kutatások az elkövetkező években számos további véletlen együttállást fognak felderíteni.

Forrás: NASA

A csillagokat csodáló átlagember számára az eredmény azért jelentős, mert „a Tejútrendszerben valaha képződött összes csillag legalább 97 százaléka – a mi Napunkat is beleértve – vagy már fehér törpévé zsugorodott, vagy egykor akként fogja végezni, így ezek a sajátos égitestek egyszerre vallanak a múltunkról és a jövőnkről" – vélekedik Oswalt.