Впервые измерена скорость распространения гравитации

"Научному сообществу представлены результаты первого эксперимента по определению скорости распространения гравитационного взаимодействия, осуществленного в сентябре минувшего года” (Cnews.ru).

Это почти дословный перевод фразы, сказанной 7 января на пресс-конференции, которые сопровождают 201-й съезд Американского Астрономического Общества, проходящий сейчас в Сиэтле.

Это заявление может вызвать некоторую улыбку и зря. Конечно, некоторые ограничения на возможную скорость распространения гравитации были известны и раньше, но все они были гораздо менее точны, чем упомянутый результат.

Фото с пресс-конференции. Слева – Эд Фомалон (NRAO), справа – Сергей Михайлович Копейкин (университет Миссури)

Ну теперь о самом эксперименте, организованном и проведенном Эдом Фомалоном (Ed Fomalont) из Национальной радиоастрономической обсерватории США в г. Шарлоттсвилль (штат Вирджиния) и, что особенно приятно, Сергеем Копейкиным из университета Миссури.

В ньютоновской теории тяготения гравитационное взаимодействие распространяется мгновенно. Согласно общей теории относительности Эйнштейна – скорости распространения гравитации и света одинаковы. (Есть еще ряд теорий, в которых гравитация распространяется медленнее или быстрее, чем свет.) Эти различия могли бы, например, проявиться так: если бы Солнце мгновенно исчезло, то по Ньютоновской теории Земля в тот же миг покинула бы свою орбиту, а согласно ОТО около 8 минут в ее движении не происходило бы никаких изменений. Этот эксперимент – умозрительный, в действительности надо было найти очень массивное тело, движущееся рядом с источником излучения. Но где его найти и как поставить подобный эксперимент в реальности?

Выход был найден. 8 сентября 2002 года Юпитер проходил на расстоянии 3.7′ от радиояркого квазара J0842+1835. Положение квазара на небе во время прохождения Юпитера измерялось с высокой точностью с помощью межконтинентального радиоинтерферометра (VLBI – Very Long Base Interferomener). Измерения велись на частоте 8.4 ГГц, было проделано 5 наблюдений – 4, 7, 8, 9 и 12 сентября 2002 г. Положение квазара J0842+1835 мерилось относительно положений двух других квазаров: J0839+1802 (0.8° к юго-западу) и J0854+2006 (3.3° к северо-востоку). При изменении скорости распространения гравитации (c_g) от скорости света (c_g=c) до бесконечности (c_g=∞) видимое положение квазара менялось бы примерно на 50 (микро угловых секунд), что превышает точность измерений. Таким образом измерение положения квазара с точностью 10^μas позволило бы оценить c_g с точностью 20%. (Подробнее о постановке эксперимента можно прочитать в препринте gr-qc/0206022.)

Измерения были проведены, их результаты – обработаны и они в очередной раз подтвердили правильность Эйнштейновской теории тяготения:

Вероятно следующий шаг в измерении скорости распространения гравитации будет уже связан с наблюдениями гравитационных волн.