Международная группа исследователей во главе с учеными из Института астрофизики Канарских островов (IAC) с беспрецедентной точностью измерила гравитационное красное смещение Солнца, подтвердив одно из предсказаний общей теории относительности Альберта Эйнштейна.
Исследование готовится к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics, а коротко о нем сообщается на сайте IAC. Речь идет об изменении частоты линий в солнечном спектре. Оно возникает, когда свет выходит из гравитационного поля Солнца на пути к Земле.
Чуть более века назад эту идею озвучил знаменитый физик Альберт Эйнштейн. Опубликованная им общая теория относительности ввела новую концепцию, из которой следует, что массивные объекты вызывают искажение в пространстве-времени. Оно ощущается как гравитация.
Теория Эйнштейна предсказывает, например, что свет распространяется по изогнутым маршрутам, пролегающим вблизи массивных объектов. Одним из следствий этого является наблюдение так называемого Креста Эйнштейна - четырех разных изображений далекой галактики, которая находится за более близким массивным объектом и свет которой искажается им.
"Другими хорошо известными эффектами общей теории относительности являются наблюдаемое постепенное изменение орбиты Меркурия из-за искривления пространства-времени вокруг "массивного" Солнца или гравитационное красное смещение - смещение красных линий в спектре Солнца из-за его гравитационного смещения", - пишут исследователи.
Суть гравитационного красного смещения для обывателя ученые объясняют так: без него была бы невозможна работа спутниковых навигационных систем, таких как GPS. Этот эффект зависит от массы и радиуса астрономического объекта. Поэтому даже если он больше для Солнца, чем для Земли, его очень трудно измерить в солнечном спектре.
В новом исследовании астрофизики использовали для его измерения данные наблюдений солнечного спектра, отраженного от Луны. Эти сведения были получены с помощью прибора High Accuracy Radial-velocity Planet Searcher (HARPS) с использованием новой технологии "лазерной частотной гребенки".
"Объединив точность прибора HARPS с гребенкой частоты лазера, мы смогли с высокой точностью измерить положение линий железа в солнечном спектре, - говорит ведущий автор исследования Хонай Гонсалес Эрнандес. - Это позволило нам проверить одно из предсказаний общей теории относительности Эйнштейна - гравитационное красное смещение - с точностью до нескольких метров в секунду".
Повысить точность измерений ученым позволил анализ, проведенный с помощью лазерной частотной гребенки, прикрепленной к спектрографу ESPRESSO. Для этого были задействованы телескопы VLT. В результате ученые получили подтверждение одного из предсказаний Эйнштейна.
"Для Солнца предсказанное теоретическое красное смещение составляет примерно две миллионных длины волны, - писал Эйнштейн в 1920 году. - Существует ли этот эффект на самом деле - вопрос открытый, и в настоящее время астрономы прилагают все усилия, чтобы решить его. Для Солнца о его существовании трудно судить, потому что эффект крайне мал".