ทฤษฎีความโน้มถ่วงของไอน์สไตน์เป็นจริงแม้กับดาวนิวตรอน

หลักความสมมูล (Equivalence principle ) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เสนอไว้เมื่อกว่าร้อยปีก่อน ได้รับการพิสูจน์ว่าถูกต้องอีกครั้ง โดยนักดาราศาสตร์ใช้การโคจรของระบบดาว 3 ดวง ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 4,200 ปีแสง เป็นสนามทดสอบในครั้งนี้

ระบบดาวดังกล่าวมีชื่อว่า PSR J0337+1715 ประกอบด้วยคู่ของดาวนิวตรอนและดาวแคระขาวโคจรวนรอบกันและกันอยู่ในระยะประชิด โดยมีดาวแคระขาวอีกดวงหนึ่งที่อยู่ห่างออกไปโคจรวนรอบดาวคู่ดังกล่าวอีกชั้นหนึ่ง

ทีมนักดาราศาสตร์อเมริกันใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุกรีนแบงก์ (Green Bank Telescope) ที่รัฐเวสต์เวอร์จิเนียติดตามการเคลื่อนที่ของระบบดาวดังกล่าว และพบว่าข้อมูลที่ได้เป็นไปตามหลักความสมมูลของไอน์สไตน์ ซึ่งระบุว่าวัตถุที่อยู่ในสนามความโน้มถ่วงเดียวกัน จะตกอย่างอิสระด้วยอัตราเร่งเท่ากัน ไม่ว่าจะมีมวลเท่าใดก็ตาม

หลักการนี้เคยมีการทดสอบมาแล้วในช่วงปลายศตวรรษที่ 15 โดยกาลิเลโอปล่อยวัตถุที่มีน้ำหนักต่างกันจากบนหอเอนเมืองปิซา และพบว่าวัตถุทั้งสองตกถึงพื้นพร้อมกัน ต่อมาในปี 1971 นายเดวิด สกอตต์ นักบินอวกาศประจำยานอะพอลโล 15 ใช้ค้อนและขนนกเป็นเครื่องมือทดสอบการตกอิสระในภาวะสุญญากาศบนดวงจันทร์ และพบว่าได้ผลเช่นเดียวกัน

อย่างไรก็ตาม การทดสอบหลักความสมมูลแบบเข้ม (Strong equivalence principle )กับวัตถุอวกาศที่มีมวลต่างกันสุดขั้วเช่นดาวนิวตรอนที่มีมวลมหาศาลและดาวแคระขาวในครั้งนี้ นับว่าเพิ่งมีขึ้นเป็นครั้งแรก

รายงานการวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature ระบุว่า แรงโน้มถ่วงจากดาวแคระขาวที่โคจรอยู่รอบนอก ไม่มีผลต่อการเคลื่อนที่ของคู่ดาวนิวตรอน – ดาวแคระขาวที่อยู่ชั้นใน โดยทั้งคู่มีอัตราเร่งเท่ากันแม้จะมีมวลต่างกันมหาศาล ซึ่งเท่ากับว่าดาวทั้งสองดวงตกอย่างอิสระในกาล-อวกาศ ในลักษณะเดียวกัน โดยไม่ขึ้นกับมวลที่มีอยู่ของตน

เมื่อช่วงต้นปีที่ผ่านมา ทีมนักวิทยาศาสตร์จากสถาบัน NIST ของสหรัฐฯ ใช้นาฬิกาอะตอมที่มีความแม่นยำสูงช่วยในการคำนวณค่าสำคัญทางฟิสิกส์ ทำให้พบว่าโลกตกอย่างอิสระในอวกาศด้วยอัตราเร่งคงที่เช่นกัน โดยการตกอิสระนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์ ดาวพฤหัสบดี หรือวัตถุอวกาศขนาดใหญ่อื่น ๆ เลย

ที่มา : https://www.bbc.com/thai/international-44724496