Измерения солнечного спектра подтвердили общую теорию относительности
© Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC)Художественное изображение Солнца, Земли и Луны (не в масштабе) с кривизной пространства-времени и спектром солнечного света, отраженного от Луны
© Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC)
Художественное изображение Солнца, Земли и Луны (не в масштабе) с кривизной пространства-времени и спектром солнечного света, отраженного от Луны
Европейским астрофизикам впервые удалось измерить значение одного из базовых космологических параметров — красного смещения, в спектре Солнца. Оно совпало с предсказаниями Альберта Эйнштейна. Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
Общая теория относительности, опубликованная Эйнштейном между 1911 и 1916 годами, ввела новую концепцию пространства и времени, показав, что массивные объекты вызывают искажение единого пространства-времени, которое ощущается как гравитация.
Один из эффектов, который был описан в общей теории относительности — гравитационное смещение красных линий в спектре Солнца, или красное смещение — увеличение длины волны электромагнитного излучения.
В 1920 году Эйнштейн писал: «Для Солнца теоретически предсказанное красное смещение составляет примерно две миллионных длины волны. Существует ли этот эффект на самом деле — вопрос открытый, и в настоящее время астрономы прилагают все усилия, чтобы ответить на него. Для Солнца это сделать проблематично, потому что эффект очень мал».
Но ученым под руководством Джонай Гонсалеса Эрнандеса (Jonay González Hernández) из Канарского астрофизического института это удалось.
Для измерения красного смещения авторы проанализировали наблюдения солнечного спектра, отраженного от Луны, полученные с помощью одного из самых чувствительных эшелле-спектрографов в мире — прибора HARPS (High Accuracy Radial-velocity Planet Searcher) в обсерватории Ла-Силья в Чили, и спектрографа ESPRESSO, установленного на 8,2-метровом телескопе VLT Европейской южной обсерватории.
Для калибровки измерений этот спектрограф использует технологию лазерной частотной гребенки, суть которой заключается в том, что спектр делится на ряд дискретных, равномерно распределенных частотных линий.
«Объединив данные прибора HARPS с частотной гребенкой лазера ESPRESSO, мы смогли с высокой точностью измерить положение линий железа в солнечном спектре, — приводятся в пресс-релизе института слова Гонсалеса Эрнандеса. — Это позволило нам проверить одно из предсказаний общей теории относительности Эйнштейна, гравитационное красное смещение, с точностью до нескольких метров в секунду».
Результаты полностью подтвердили одно из предсказаний общей теории относительности Эйнштейна.
Гравитационное красное смещение — важный параметр, заложенный в спутниковые навигационные системы, такие как GPS. Этот эффект зависит от массы и радиуса астрономического объекта, и впервые был измерен для такого относительно небольшого объекта, как Солнце.