Hòn bi và quả tạ rơi giống nhau: thuyết của Einstein đã được kiểm chứng ở một quy mô khủng khiếp

Xưa kia, Galileo đã chứng minh rằng 2 vật rơi tự do sẽ có cùng một vận tốc trong môi trường chân không, kể cả khi đó là một cọng lông chim và một cục tạ.

Sau này, Einstein với thuyết tương đối rộng đã đưa nó lên một quy mô khủng khiếp hơn: mọi vật rơi giống nhau, bất kể chúng nặng bao nhiêu hay được làm từ vật liệu gì. Kể cả Trái đất và Mặt trăng cũng sẽ "rơi" về phía Mặt trời với tốc độ như nhau. 

Nhưng liệu lí thuyết này có thực sự đúng ở quy mô vũ trụ, hoặc những nơi có trọng lực gấp hàng tỷ lần Trái đất ?

Một nhóm các nhà thiên văn từ nhiều quốc gia trên thế giới đã thực hiện thí nghiệm trên một hệ sao có tên PSR J0337+1715. Cách Trái đất 4.200 năm ánh sáng, hệ sao này bao gồm hai sao lùn trắng và một sao neutron. 

"Đây là một hệ sao độc đáo. Chúng tôi chưa biết thêm một hệ sao nào tương tự như vậy. Có thể coi đó là phòng thí nghiệm độc nhất vô nhị để đưa lý thuyết của Einstein vào kiểm chứng." - ông Ryan Lynch, thành viên của nhóm nghiên cứu cho biết.

Hệ ba sao gồm sao neutron (trái) và sao lùn trắng (giữa) di chuyển quanh sao lùn trắng thứ hai (phải).

Một tính chất của sao lùn trắng là mật độ đặc ở mức kinh ngạc. Chúng có kích cỡ tương đương với Trái đất nhưng khối lượng thì ngang Mặt Trời, do vậy lực hấp dẫn ở đây cực kỳ mạnh mẽ. 

Sao neutron thậm chí còn nhỏ và đặc hơn. Diện tích bề mặt bằng thành phố Amsterdam nhưng khối lượng của chúng gấp 1,5 lần Mặt trời. Được tạo nên từ lõi của những ngôi sao sụp đổ trong vụ nổ siêu tân tinh, chúng chễm chệ đứng vị trí đầu bảng trong danh sách những ngôi sao đặc nhất trong vũ trụ, với trọng lực ước tính gấp 2 tỷ lần hành tinh của chúng ta.

Sao lùn trắng và sao neutron

Các nhà nghiên cứu đã quan sát hệ sao này trong 6 năm từ kính viễn vọng vô tuyến tổng hợp Westerbork tại Hà Lan, kính viễn vọng Green Bank tại West Virginia và Đài quan sát Arecibo tại Puerto Rico. 

Đo đạc cặp sao ở vòng trong dựa trên những quỹ đạo của sao lùn trắng ở vòng ngoài, các nhà khoa học có thể xác định cặp sao có chịu ảnh hưởng của lực hấp dẫn với các mức độ khác nhau hay không.

Kết luận được đưa ra là không có sự khác biệt nào, tức cặp sao ở trong "rơi" vào sao lùn trắng ở ngoài với tốc độ như nhau. Như vậy, thuyết Einstein vẫn đúng trong môi trường siêu trọng lực.

"Nghiên cứu này cho thấy việc quan sát tỉ mỉ những ngôi sao ở xa chúng ta là một cách kiểm chứng các lý thuyết vật lý với độ chính xác cao." – giáo sư Ingrid Stairs, đồng tác giả của công trình, khẳng định.

Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature.

Tham khảo: DailyMail, Phys