Trong một cuộc kiểm tra mới đây về thuyết tương đối rộng của Albert Einstein, một nhóm các nhà thiên văn học đã chứng minh rằng lý thuyết này là chính xác ngay cả với một hệ ba sao.
Lý thuyết của Einstein cho biết mọi vật thể đều rơi theo cùng một cách bất kể khối lượng và thành phần của chúng ra sao, giống như việc quả đạn pháo và quả táo cùng rơi từ tháp nghiêng Pisa thì sẽ chạm đất cùng lúc. Mặc dù lý thuyết này là đúng ở nhiều tình huống, có những giả thuyết khác cho rằng ở những trường hợp đặc biệt - chẳng hạn như khi hấp dẫn quá lớn - thì lý thuyết cần có giải pháp thay thế. Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature đã xác nhận rằng ngay cả với những hệ có hấp dẫn cực lớn thì lý thuyết của Einstein vẫn áp dụng chính xác.
"Nghiên cứu này cho thấy việc quan sát liên tục và cẩn trọng các sao ở xa có thể mang lại cho chúng ta một cuộc kiểm tra với độ chính xác cao về một trong những lý thuyết cơ bản của vật lý," theo giáo sư Ingrid Stairs ở khoa Vật lý và Thiên văn học thuộc Đại học British Columbia (UBC), đồng thời là đồng tác giả của nghiên cứu.
Hệ ba sao được các nhà khoa học quan sát có ký hiệu là PSR J0337+1715. Nó nằm cách chúng ta khoảng 4.200 năm ánh sáng, gồm hai sao lùn trắng và một sao neutron. Sao lùn trắng là những sao rất đặc với kích thước chỉ cỡ Trái Đất nhưng lại có khối lượng cỡ Mặt Trời.
Sao neutron thậm chí còn nhỏ hơn và đặc hơn so với sao lùn trắng. Chúng là cái lõi đã sụp đổ của những sao đã trải qua vụ nổ supernova. Chúng là những vật thể đặc nhất trong vũ trụ. Nhiều sao neutron quay nhanh được gọi là các pulsar, chúng như những ngọn hải đăng phát ra những tín hiệu điện từ truyền qua không gian và có thể thu được qua những kính thiên văn vô tuyến ở Trái Đất.
Sau khi khám phá ra hệ ba sao nêu trên, các nhà nghiên cứu đã công bố một nghiên cứu trên Nature hồi năm 2014, trong đó cho biết hệ này có thể được sử dụng để kiểm tra lý thuyết của Einstein. Nhóm nghiên cứu đã theo dõi sao neutron này trong 6 năm bằng tổ hợp kính thiên văn vô tuyến Westerbork ở Hà Lan, kính thiên văn Green Bank ở Tây Virginia và Đài quan sát Arecibo ở Puerto Rico.
"Chúng tôi có thể xác định từng xung phát ra từ sao neutron từ khi bắt đầu quan sát. Và chúng tôi có thể cho biết bị trí của nó với độ chính xác vài trăm mét," Anne Archibald - trưởng nhóm tác giả, hiện là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ ở Đại học Amsterdam và ASTRON, Viện thiên văn vô tuyến Hà Lan - cho biết. "Việc theo dõi đó là thực sự chính xác về vị trí và chuyển động của sao neutron."
Trong hệ 3 sao này, sao neutron và một sao lùn trắng chuyển động quanh nhau trên quỹ đạo kéo dài 1,6 ngày, trong khi sao lùn trắng còn lại chuyển động trên quỹ đạo dài hơn quanh chúng với chu kỳ 327 ngày. Bằng cách theo dõi cặp sao phía trong của hệ khi có sự chuyển động quanh của sao lùn trắng phía ngoài, các nhà khoa học có thể đo được xem hai thiên thể này bị ảnh hưởng khác nhau ra sao bởi hấp dẫn từ sao phía ngoài. Qua nhiều vòng quỹ đạo như thế, các nhà nghiên cứu thấy rằng hầu như không có sự khác biệt, có nghĩa là khó mà có chỗ cho những lý thuyết thay thế về lực hấp dẫn trong mô hình này.
Một đồng tác giả khác của nghiên cứu là Nina Gusinskaia hiện là nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Amsterdam cho biết: "Nếu có sự khác biệt thì nó cũng chỉ là khoảng 3 phần triệu. Giờ đây, bất cứ ai có một lý thuyết thay thế sẽ thấy rằng phạm vi mà lý thuyết của họ có cơ hội áp dụng được đã hẹp đi nhiều để có thể khớp với những gì chúng tôi quan sát được."
"Mỗi lần chúng tôi kiểm tra thuyết tương đối của Einstein, kết quả đều thống nhất," Stairs nói. "Nhưng chúng tôi vẫn tìm kiếm thêm những cách tiếp cận mới đối với thuyết tương đối vì nó có thể giúp chúng ta hiểu xem làm sao mô tả được hấp dẫn và cơ học lượng tử ở cùng một ngôn ngữ."
L.C
Theo Space Daily
