アインシュタインの理論のテストは太陽が質量を失っていることを確認します

画像:NASAのゴダードスペースフライトセンター

最高の惑星 水星は、私たちの日に関する重要な何かを伝えるの真っ只中にある:それの負けマス。

太陽に最も近い惑星である水星には、重力の研究を支援してきた歴史があります。アルバートアインシュタインは、非常に大きな質量を扱うときにニュートンの運動の法則が破られることを示しました。彼はこれを説明するために一般相対性理論の理論を作成しました:重力は太陽のような巨大な物体によって引き起こされる時空のゆがみの現れです。水星の軌道はこのゆがみを最もはっきりと示しています。実際、アインシュタインの研究の前は、科学者たちはその奇妙さに長い間戸惑い、バルカンと呼ばれる惑星からの重力の影響に起因していました。現在、米国の研究者チームは、水星の軌道の新しい測定値を使用して、太陽について、そしてアインシュタインの理論自体についてさらに学んでいます。

研究者たちは、アインシュタインの等価原理と呼ばれるもののこれまでで最大のテストを実行することに着手しました。MITの研究の著者であるAntonioGenovaが説明したように、「均一な重力場と加速された基準座標系を区別することはできません。」エレベーターに乗っているときのようです。重力が多かれ少なかれあなたを引っ張っているように感じるかもしれませんが、実際にはあなたはただ加速しているだけです。

この原理をテストするには、質量を計算する2つの方法を比較する必要があります。1つは均一な重力場でのオブジェクトの動作に基づいており、もう1つはそのオブジェクトを押すのに必要な力に基づいています。これは基本的に、地球の重力(毎秒約10メートルの2乗)を完全に再現するために加速しているロケット船に乗っている場合と、地球上での重量を比較しています。

これらの質量値が同じである場合、アインシュタインの等価原理が当てはまります。この場合、研究者たちは太陽系の重心、つまり太陽の中心さえもすべてが移動する点に興味を持っていました。中心の位置を、それ自体に対する太陽と太陽上の他の惑星の結合された重力によって予測されるのと同じ場所にあると測定した場合、等価原理が成り立ちます。これらの場所が異なる場合、場所の計算に使用した物体の質量が何らかの形で異なる必要があり、アインシュタインの等価原理が間違っていることを意味します。

太陽の重力の影響を非常に受けている水星は、科学者が水星の軌道を長時間測定することにより、太陽の重力の理論的予測と実際に観測したものとのわずかな違いを見つける方法を提供します。ありがたいことに、これらの計算を行うためにMercuryを周回するMESSENGERプローブがありました(2015年にMercuryにクラッシュしました)。

もちろん、メッセンジャーのデータは、アインシュタインがまだ間違っていないことを示しました。より良い機器があれば、科学者はいつかこれらのテストをさらに正確に実行でき、測定値が彼の理論とわずかに異なる場所を見つけることができるかもしれません。しかし、それはまだ起こっていません。

MESSENGERチームはまた、太陽の重力が時間の経過とともにどのように変化するかを、太陽がどのように質量を失うか、そしてその失われた質量がどのように惑星の軌道を広げるかに基づいて決定することができました。太陽が水素燃料をどのように使い果たしているかを観察した7年間のデータは、太陽がゆっくりと、少しずつ、水星への把握を緩めていることを示しています。これは、紙によると、「太陽の質量の損失の最初の実験的観測」の一つであった最近発表された中で自然コミュニケーションズ。

このような影響はごくわずかであり、地球の軌道が1年に1インチ未満に広がる可能性があります。それは事実上何もありませんし、あなたの日常生活には関係ありません。「この種の情報は問題ではありませんが、太陽自体を監視するのに非常に役立つ可能性があります」とジェノバ氏は述べています。おそらくそれは研究者に太陽の内部の振る舞いを測定する別の方法を与えるかもしれません。

ギズモードへの電子メールによると、カリフォルニア工科大学の天体物理学者コンスタンティン・バティギンは、この論文は「かなり甘い」と考えていた。彼は特に、さまざまな測定で重力定数Gに実質的に変化がないことを気に入りました。これは、重力の一貫性のもう1つの証拠です。繰り返しになりますが、私たちの理論は新しい精密測定によって確認されています。

覚えておくと、このデータにはすべて広がりがあります。科学者は、より多くの測定値とより優れた機器を使用することで、データの確実性を常に高めることができます。

さらに重要なことに、これは水星があなたが忘れてはならない素晴らしい、有用な惑星であることを思い出させるはずです。結局のところ、それを監視することは、物理学で最も重要な理論の1つである重力を説明する理論の精度をサポートし続けます。

[ネイチャーコミュニケーションズ]

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